(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果素子において、効果的に保磁力Ｈｃの低減、ばらつきの低減、すぐれたアステロイド曲線を得ることができるようにした磁気抵抗効果素子およびこれをメモリ素子とする磁気メモリ装置ＭＲＡＭを提供する。【解決手段】保磁力Ｈｃのばらつきが、磁気抵抗効果素子形状、すなわちメモリ素子形状に大きく依存することを見出し、これに基づいた構成とした。すなわち、少なくとも１対の強磁性層５および７が中間層６を介して対向するように積層されて成り、この積層面に対して交叉する方向の通電によって磁気抵抗変化を得る構成による磁気抵抗効果素子であり、その強磁性層７による情報記録層の周縁部の厚さを、中央部の厚さに比し小とした構成とするものであり、このようにすることにより、周縁部による磁化のピンニング効果の低減を図る。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１対の強磁性層が中間層を介して対向するように積層されて成り、該積層面に対して交叉する方向の通電によって磁気抵抗変化を得る構成による磁気抵抗効果素子であって、
上記強磁性層による情報記録層の周縁部の厚さが、中央部の厚さに比し小に選定されて成ることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
上記情報記録層の、周縁部の厚さに比し大なる厚さの中央部が平坦面に形成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
上記情報記録層の周縁部が外周縁に向かって漸次肉薄とされて成ることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
上記情報記録層の平面パターンが、楕円形状、長円形状、あるいは両端が湾曲膨出した長方形状を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
上記情報記録層を構成する強磁性層が、ＣｏＦｅＢ系合金またはＣｏＦｅＮｉＢ系合金を含有する強磁性層であることを特徴とする請求項１、２、３、または４に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
互いに立体的に交叉するワード線とビット線とを有し、
これらワード線とビット線との立体的交叉部間に、メモリ素子を構成する磁気抵抗素子が配置されて成り、
該磁気抵抗素子は、少なくとも１対の強磁性層が中間層を介して対向するように積層されて成り、該積層面に対して交叉する方向の通電によって磁気抵抗変化を得る構成による磁気抵抗効果素子であって、
上記強磁性層による情報記録層の周縁部の厚さが、中央部の厚さに比し小に選定されて成ることを特徴とする磁気メモリ装置。
【請求項７】
上記情報記録層の、周縁部の厚さに比し大なる厚さの中央部が平坦面に形成されて成ることを特徴とする請求項６に記載の磁気メモリ装置。
【請求項８】
上記情報記録層の周縁部が外周縁に向かって漸次肉薄とされて成ることを特徴とする請求項６に記載の磁気メモリ装置。
【請求項９】
上記情報記録層の平面パターンが、楕円形状、長円形状、あるいは両端が湾曲膨出した長方形状を有することを特徴とする請求項６に記載の磁気メモリ装置。
【請求項１０】
上記情報記録層を構成する強磁性層が、ＣｏＦｅＢ系合金またはＣｏＦｅＮｉＢ系合金を含有する強磁性層であることを特徴とする請求項６、７、８、または９に記載の磁気メモリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば磁気センサあるいは磁気メモリ素子として構成することのできる磁気抵抗効果素子、特にこの磁気抵抗効果素子を構成する積層膜の膜面に対して交叉する方向に通電がなされて磁気抵抗変化を得る磁気磁気抵抗効果素子および磁気メモリ装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
情報通信機器、特に携帯端末などの個人用小型機器の飛躍的な普及に伴い、これを構成するメモリやロジックなどの素子には、高集積化、高速化、低電力化など、一層の高性能化が要請されている。特に不揮発性メモリの高密度・大容量化は、可動部分の存在により本質的に小型化が不可能なハードディスクや光ディスクを置き換える技術として、ますます重要になってきている。
【０００３】
不揮発性メモリとしては、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　；強誘電体メモリ）等が挙げられる。
しかしながら、フラッシュメモリは、書き込み速度がマイクロ秒オーダーであるという欠点がある。一方、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。
【０００４】
これらの欠点がない不揮発性メモリとして注目されているのが、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ　）と呼ばれる磁気メモリ装置である（非特許文献１参照。）。
【０００５】
このＭＲＡＭは、構造が単純であるため高集積化が容易であり、また磁気モーメントの回転による記憶がなされることから、書換え可能回数がきわめて大きいという特徴がある。また、このＭＲＡＭは、アクセス時間をかなり高速化することができると予想されていて、既に、ナノ秒台での動作が可能であることの確認がなされている。
【０００６】
このＭＲＡＭのメモリ素子を構成する磁気抵抗効果素子として、トンネル磁気抵抗効果（Ｔｕｎｎｅｌ　Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＴＭＲ）素子がある。このＴＭＲ素子の基本的構造は、それぞれ中央から周縁に渡って所要の一様な膜厚を有する強磁性層／トンネルバリア層／強磁性層の積層構造による。
このＴＭＲ素子にあっては、そのトンネルバリア層を介して配置された対の強磁性層間に一定の電流を通電した状態で、外部磁場を印加することによって、両強磁性層の磁化の相対角度に応じて磁気抵抗効果が現れる。すなわち、このとき、両強磁性層の互いの磁化の向きが反平行の場合は抵抗値が最大となり、平行の場合は抵抗値が最小となる。したがって、このＴＭＲ素子は、外部磁場により上述した反平行と平行の状態を作り出すことによって、抵抗値変化として、情報の記録を行うことができ、メモリ素子として機能させることができる。
【０００７】
特にスピンバルブ型のＴＭＲ素子においては、対の強磁性層の一方の強磁性層は、これに反強磁性層を隣接配置して、この反強磁性層との反強磁性結合によって磁化の向きを一定の向きに固定させることによって固定磁化層とするものである。
そして、他方の強磁性層を、外部磁場等によって容易に磁化反転する磁化自由層とし、この磁化自由層をもって磁気メモリ装置においては、情報記録層とするものである。
【０００８】
このスピンバルブ型のＴＭＲ素子における抵抗値の変化率は、その対の強磁性層のそれぞれのスピン分極率をＰ１　，Ｐ２　とすると、下記の式（１）で表される。
２Ｐ１　Ｐ２　／（１−Ｐ１　Ｐ２　）　　　　　　　　（１）
つまり、両強磁性層のスピン分極率Ｐ１　，Ｐ２　が大きい程、抵抗変化率が大きくなる。この抵抗変化率と強磁性層の材料との関係については、すでに、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等のＦｅ族の強磁性元素や、これら金属の合金についての報告がなされている。
【０００９】
ところで、ＭＲＡＭの基本的構成は、複数のビット書き込み線（いわゆるビット線）と、これら複数のビット線に直交する複数のワード書き込み線（いわゆるワード線）とを設け、これらビット線とワード線との立体的交叉部に磁気メモリ素子としてのＴＭＲ素子が配置された構成によるものである。このＭＲＡＭでの記録は、アステロイド特性を利用したＴＭＲ素子に対する選択書き込みによる（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
すなわち、ビット線およびワード線に選択的に所要の通電がなされて、これによって発生する互いに直交する方向の誘導磁界の合成による反転外部磁界を、選択されたＴＭＲ素子に印加して、その磁化自由層すなわち情報記録層の磁化の向きを上述した磁化固定層の磁化の向きと平行もしくは反平行として、例えば“０”，“１”の記録を行う。
【００１１】
このＭＲＡＭのビット線およびワード線に使用される導電材は、通常の半導体装置における配線材料のＣｕや、Ａｌ等の導体薄膜が用いられる。このような通常の配線材料を用い、かつ線幅０．２５μｍのビット線およびワード線によって例えば反転磁界Ｈｃが２０〔Ｏｅ〕である磁気メモリ素子に対して、書き込みを行うには、約２ｍＡの電流が必要となる。ビット線およびワード線の厚さが、線幅と同じ０．２５μｍである場合、このときの電流密度は、エレクトロマイグレーションによる断線限界値に近い３．２×１０−６Ａ／ｃｍ２　である。
【００１２】
したがって、配線の信頼性を維持するためには、書き込み電流の低減が不可欠である。
また、書き込み電流による発熱の問題や、消費電力の低減の観点からも、書き込み電流を低減させる必要がある。
ＭＲＡＭにおける書き込み電流の低減化を図るには、ＴＭＲ素子の保磁力（反転磁界）を低めることが必要となる。
【００１３】
ところで、ＭＲＡＭにおいて、記録密度の向上、高集積化を図るためにＴＭＲ素子の微細化が必要となるが、ＴＭＲ素子を微細化すれば、磁化反転が生じにくくなることから、反転磁界がＨｃが上昇する。したがって、ＭＲＡＭの微細化すなわち高集積化と、書き込み電流の低減化とは現状において相容れないという問題がある。
【００１４】
また、ＭＲＡＭにおいて、各メモリ素子となるＴＭＲ素子の磁気特性が素子毎にばらついたり、同一素子についての繰り返し使用で、磁気特性にばらつきが生じると、アステロイド特性を使用した選択書き込みが困難になり、書き込みエラーが大きくなるという問題がある。
【００１５】
したがって、ＴＭＲ素子においては、理想的なアステロイド曲線を描かせることが求められる。
このような理想的アステロイド曲線を描かせるためには、ＴＭＲ測定を行った際の、Ｒ−Ｈ（抵抗−磁場）曲線においてバルクハウゼンノイズ等のノイズが回避されること、角形性にすぐれていること、反転磁界Ｈｃが安定しており、かつ、ばらつきが小さいことが必要となる。
【００１６】
一方、ＴＭＲ素子の情報読み出しに関しては、上述したトンネルバリア層を介して配置された情報記録層と磁化固定層との磁気モーメントが反平行で抵抗値が高い状態の、例えば“１”、その逆に、互いの磁気モーメントが平行で抵抗値が低い状態の、例えば“０”を、例えば一定バイアス電圧での差電圧の検出により行う。
したがって、素子間の抵抗のばらつきが同じである場合には、ＴＭＲ比が高いほど、高速で集積度が高く、エラーレートの低いメモリ装置が実現できる。
【００１７】
また、ＴＭＲ素子には抵抗変化率のバイアス電圧依存性が存在し、バイアス電圧が上昇するにつれて、ＴＭＲ比が減少していくことが知られている。
そして、差電流または差電圧で読み出しを行う場合に、多くの場合、抵抗変化率が、バイアス電圧依存性により半減する電圧Ｖｈａｌｆで読み出し信号の最大値をとることが知られているので、バイアス電圧依存性が小さいほど読み出しエラーの低減において有効である。
【００１８】
【非特許文献１】
Ｗａｎｇ　ｅｔ　ａｌ．，ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　Ｍａｇｎ．　３３（１９９７），４４９８
【特許文献１】
特開平１０−１１６４９０号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ＭＲＡＭに用いられるＴＭＲ素子には、上述の書き込み特性要件と、読み出し特性要件とを同時に満足することが必要である。
ところが、従来の薄膜形成技術および素子形成プロセス技術を用いて書き込み特性と読み出し特性の改善を進めた場合、ＭＲＡＭとしての特性バランスを考慮すると、書き込みエラーの低減が最大の課題である。書き込みエラーを低減するためには、ＭＲＡＭセルを構成する各素子が一定の印加磁界で再現性良く、磁化反転することが必要で、そのためには情報記録層の保磁力Ｈｃのばらつきを抑えることが必要である。
【００２０】
本発明においては、この情報記録層の保磁力Ｈｃのばらつきが、磁気抵抗効果素子形状、すなわちメモリ素子形状に大きく依存することを見出し、これに基づいて効果的に保磁力Ｈｃの低減、ばらつきの低減、すぐれたアステロイド曲線を得ることができるようにした磁気抵抗効果素子およびこれをメモリ素子とする磁気メモリ装置ＭＲＡＭを提供し得るに至ったものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
少なくとも１対の強磁性層が中間層を介して対向するように積層されて成り、該積層面に対して交叉する方向の通電によって磁気抵抗変化を得る構成による磁気抵抗効果素子であり、その強磁性層による情報記録層の周縁部の厚さを、中央部の厚さに比し小とした構成とする。
【００２２】
この構成にあって、情報記録層の、周縁部の厚さに比し大なる厚さの中央部は平坦面に形成し得る。
情報記録層の周縁部は、外周縁に向かって漸次肉薄とされた構成とし得る。
また、情報記録層の平面パターンは、楕円形状、あるいは長円形状、または両端が湾曲膨出した長方形状（いわゆるカプセル形状の縦断面形状）とし得る。
更に、情報記録層を構成する強磁性層は、ＣｏＦｅＢ系合金またはＣｏＦｅＮｉＢ系合金を含有する強磁性層とすることが望まれる。
【００２３】
また、本発明による磁気メモリ装置は、互いに立体的に交叉するワード線とビット線とを有し、これらワード線とビット線との立体的交叉部間に、上述した本発明による磁気抵抗効果素子によるメモリ素子が配置された構成とする。
【００２４】
上述の本発明構成による磁気抵抗効果素子例えばメモリ素子においては、通常の情報記録層すなわち磁化自由層が、各部一様な厚さを有する素子構成とした場合に比し、すぐれたアステロイド曲線を有する特性が得られ、また、ばらつきの改善が図られた。
これは、周縁部が肉薄とされたことによって、情報記録層、すなわち磁化自由層の外周部における不安定な磁化の固定いわゆるピンニングがされにくくなることによると考えられる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
〔磁気抵抗効果素子〕
本発明による磁気抵抗効果素子の一実施形態は、磁気メモリ装置のメモリ素子としての磁気抵抗効果素子であるが、この実施形態に限られるものではない。
本発明による磁気抵抗効果素子は、少なくとも１対の強磁性層、具体的には、磁化自由層となる情報記録層を構成する強磁性層と磁化固定層を構成する強磁性層とが、中間層を介して対向された積層構造を基本構造とする強磁性トンネル接合部（以下ＭＴＪという）を有し、その積層面に垂直、すなわち厚さ方向に電流を流すことによって磁気抵抗変化を得る、いわゆるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　Ｐｌａｎｅ）構成による。
【００２６】
そして、その強磁性層による情報記録層の周縁部の厚さを、中央部の厚さに比し小とした構成とする。その肉厚の中央部は平坦面とし、その外周部に、外周縁に向かって漸次肉薄とする形状とする。
また、少なくとも情報記録層の平面パターンは、互いに直交する方向に長軸および短軸を有する楕円形状、長円形状とするとか、あるいは両端が外方に湾曲した長方形状とし得る。
中間層は、ＴＭＲ素子においては、トンネルバリア層によって構成される。
【００２７】
また、磁化固定層を構成する強磁性層の磁化を安定して固定し、磁化自由層を構成する強磁性層のみを外部磁界によって磁化反転させるように、いわゆるスピンバルブで用いられているように、その磁化固定層を構成する強磁性層に対してその中間層とは反対側の面に接して反強磁性層を配置することができる。
対の強磁性層は、それぞれ単層構造とすることもできるが、多層構造とすることもできる。例えば磁化固定層を構成する強磁性層を、積層フェリ構造とすることができる。
【００２８】
図１は、この磁気抵抗効果素子、例えばスピンバルブ型のＴＭＲ素子１の一例の概略断面図を示す。
この例では、基板２例えばＳｉ基板上に、例えばＴａによる下地層３、反強磁性層４、磁化固定層を構成する強磁性層５、トンネルバリア層を構成する中間層６、情報記録層を構成する磁化自由層の強磁性層７が形成される。
この構成において、反強磁性層４上の、磁化固定層を構成する強磁性層５、トンネルバリア層を構成する中間層６、情報記録層を構成する磁化自由層となる強磁性層７による積層構造によって強磁性トンネル接合構造部（ＭＴＪ）９が構成される。
【００２９】
磁化自由層による情報記録層、すなわち強磁性層７は、中央部における厚さをＴｃとするとき、周縁部においては、Ｔｃようり小なる厚さとなるように、例えば漸次外周面に向かって肉薄とする構成とする。
そして、厚さＴｃを有する中央部においては、平坦面７ｓが形成され、この平坦面に導電性の保護層８いわゆるトップコート層が被着形成される。
保護層８の形成部の外周の、ＭＴＪ９の外周面は、非磁性の絶縁層３０によって覆うことができる。
この磁気抵抗効果素子１、特に情報記録層すなわち強磁性層７の平面パターンは、１軸方向に長軸を有する例えば楕円、あるいは長円形状、または両端が外方に湾曲した長方形状とする。
【００３０】
磁化固定層を構成する一方の強磁性層５は、前述したように、反強磁性層４との反強磁性的結合によって、外部から印加される信号磁界、例えばメモリ装置における書き込み磁界によっても磁化が反転することなく、常に、磁化固定層を構成する強磁性層５の磁化の向きを一定の向きに設定するものである。
この反強磁性層４は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ等を含むＭｎ合金、Ｃｏ酸化物、Ｎｉ酸化物等によって構成することができるものであり、この反強磁性層４は、例えばＰｔＭｎによって構成する。
【００３１】
中間層６のトンネルバリア層は、金属膜例えばＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ｃａ等のスパッタ膜あるいは蒸着膜を酸化した酸化膜、あるいは窒化した窒化膜によって形成することができる。そのほか、このトンネルバリア層６は、有機金属と、酸素、オゾン、窒素、ハロゲン、ハロゲン化ガス等を用いたＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）　法による成膜によって構成することもできる。
【００３２】
中間層６を介して積層される対の強磁性層の少なくとも情報記録層（磁化自由層）を構成する強磁性層７は、強磁性遷移金属元素の少なくともＦｅおよびＣｏと共にＢを含有する、ＦｅＣｏＢ系あるいはＦｅＣｏＮｉＢ系の例えばスパッタ膜による強磁性アモルファス層によって構成される。
磁化固定層を構成する強磁性層５は、特に限定されないが、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの１種もしくは２種以上からなる合金材料によって構成することができる。
【００３３】
この磁気抵抗効果素子１において、両強磁性層５および７のうちの少なくともその情報記録層を構成する強磁性層７は、上述したように、Ｂを含むＦｅＣｏＢあるいはＦｅＣｏＮｉＢによって構成するアモルファス構造とすることができ、この構成とすることによって、結晶質のみで強磁性層を構成する場合に比し、前記（１）式の分極率を高めることによる保磁力が高まるという不都合が回避された。
【００３４】
すなわち、アモルファス構造を有する強磁性材料を含有することによってスピン分極率の向上すなわちＴＭＲ比の向上と、保磁力すなわち反転磁界の低減すなわち書き込み電流の低減化を実現できた。
そして、強磁性層における磁気的困難軸と容易軸で示される磁気異方性の制御がなされ、Ｒ（抵抗）−Ｈ（磁界）曲線の角形性にすぐれ、情報記録層の反転磁界の安定化が図られた。
【００３５】
アモルファス強磁性層を構成するＣｏＦｅおよびＣｏＦｅＮｉの組成比は、一般にソフトな磁気特性を示す範囲が望ましく、通常のＣｏＦｅ情報記録層や、ＣｏＦｅＮｉ情報記録層に用いられる組成によることができる。そして、これに添加されるＢは、アモルファス層を形成し得るために１０原子％以上が必要で、逆に極性を維持するためには、３０原子％以下とする。
【００３６】
また、情報記録層を構成する強磁性層７は、中央部の厚さＴｃを膜厚１ｎｍ〜１０ｎｍとすることが、良好な磁気特性を確保する上で望ましい。これは、強磁性層７の膜厚が、１ｎｍ未満である場合は、磁化自由層としての磁気特性が大幅に損なわれ、また、１０ｎｍを超えると保磁力が大きくなり過ぎ、例えば磁気メモリ装置のメモリ素子として用いる場合、実用上不適当となるおそれがあることに因る。
【００３７】
強磁性層７は、上述したＦｅＣｏＢあるいはＦｅＣｏＮｉＢによる単層構造とするに限られるものではなく、例えばこの組成の強磁性層と、これに比し磁化量の小さいＮｉＦｅ層との積層構造とすることができ、この場合は、これら層の総厚が１０ｎｍを超える構成とすることもできる。
【００３８】
また、ＦｅＣｏＢあるいはＦｅＣｏＮｉＢによって磁化固定層５を構成する場合、その膜厚は、０．５ｎｍ〜６ｎｍに選定することが望ましい。
これは、磁化固定層５の膜厚が、０．５未満である場合には、磁化固定層としての磁気特性が損なわれ、また６ｎｍを超えると反強磁性層との交換結合磁界が充分に得られなくなることに因る。
【００３９】
尚、強磁性層が含有するＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＮｉＢの合金組成には、好ましい範囲が存在するものである。これらＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＮｉＢによる強磁性層については、本出願人による特許願２００２−１０６９２６号ですでに提案しているところである。
また、この強磁性層は、磁場中アニールにより磁気異方性を完全に与える処理を行う。
【００４０】
次に、この強磁性層に含有するＦｅ、Ｃｏ、Ｂの合金組成について説明する。このＦｅ、Ｃｏ、Ｂの合金組成は、不可避な不純物元素を除いて、組成式ＦｅＸ　Ｃｏｙ　Ｂｚ　（組成式中、ｘ、ｙ、ｚは、原子％を表す）から構成され、５≦ｘ≦４５、３５≦ｙ≦８５、１０≦ｚ≦３０であることが好ましい。このとき、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００である。これら組成の特定について以下説明する。
【００４１】
まず、Ｂの添加量について説明する。このＢの添加量が１０原子％未満であると、ベースとなるＦｅ−Ｃｏ合金の磁気特性が大きく反映され、緩やかな改善　効果が認められるのみである。したがって、１０原子％以上のＢを含有することにより、Ｆｅ、Ｃｏ等を同じ比率で含む合金と比較して、ＴＭＲ比が顕著に増大すると共に、抵抗−磁場曲線（Ｒ−Ｈ曲線）の角形性が改善される。また、ＴＭＲ比のバイアス依存性も改善され、更に、情報記録層の磁化状態が安定しているため、保磁力のばらつきが小さく、Ｒ−Ｈ曲線上に見られるノイズも大幅に低減する。
【００４２】
また、Ｂの添加量は、３０原子％以下であることが好ましい。これは、Ｂの添加量が３０原子％を超えると、例えば情報記録層としての強磁性的な特性および磁化固定層としての固定磁界が損なわれてくる。その結果、ＴＭＲ比の低下、Ｒ−Ｈ曲線の角形性の劣化および保磁力の減少を来すおそれが生じる。したがって、Ｂを添加することによる効果を確実に得るためには、Ｆｅ−Ｃｏ合金の組成によって若干変化するが、少なくとも一方の強磁性層の、情報記録層を構成する強磁性層７は、１０原子％以上、３０原子％以下のＢが含有する組成とすることが望ましい。
【００４３】
次に、ベースとなるＦｅ−Ｃｏ合金について説明する。
Ｂを含めた合金組成で少なくとも３５原子％のＣｏが必要である。Ｂが添加された場合の効果を促進し、しかも強磁性的な性質を保持するためである。その上で、Ｆｅが添加されると、Ｃｏ−Ｆｅベース合金での変化と同様に、ＴＭＲ比の向上および保磁力の増大効果が認められる。しかし、Ｆｅの含有量が、４５原子％を超えると実際の素子寸法では、保磁力が過剰に増大し、ＴＭＲ素子として不適当となる。また、Ｆｅの含有量が５原子％未満であると、強磁性層のスピン分極率が小さくなり、磁気抵抗効果素子として動作するに十分なＴＭＲ比が得られなくなるおそれがある。したがって、Ｆｅの含有量は、５原子％以上、４５原子％以下とすることが好ましい。
【００４４】
また、強磁性層としては、上述したように、Ｆｅ、Ｃｏ、ＢのほかにＮｉを含有する組成とすることができる。このＮｉを含有する場合でも、保磁力の増大を抑えつつ良好なＴＭＲ比を維持し、Ｒ−Ｈ曲線の角形性の改善効果を得ることができる。この場合、Ｎｉ含有量の好ましい範囲が存在する。すなわちＮｉは、３５原子％以下であることが好ましい。これは、Ｎｉの含有量が、３５原子％を超えると保磁力が小さくなり過ぎて、ＴＭＲ素子の動作の制御が困難となるおそれがあることに因る。すなわち、ＦｅＣｏＮｉＢの強磁性層においては、不可避な不純物元素を除いて、組成式ＦｅａＣｏｂＮｉｃＢｄ（組成式中、ａ〜ｄは原子％を表す）から構成され、５≦ａ≦４５、３５≦ｂ≦８５、０＜ｃ≦３５、１０≦ｄ≦３０であるとが好ましい。そして、このとき、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。
【００４５】
尚、図１で示した例では、磁化固定層５を単層構造とした場合であるが、図２にその一例の概略断面図を示すように、磁化固定層５を、例えば強磁性積層フェリ構造とすることができる。
この例では、反強磁性層４上に、この反強磁性層４と反強磁性結合する第１の磁化固定層５ａが成膜され、この上に非磁性導電層５ｃを介して第２の磁化固定層５ｂが積層されている。
非磁性導電層５ｃは、例えばＲｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ等の金属膜によって構成することができる。
尚、図４において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４６】
また、上述した例では、中間層６が、トンネルバリア層であってＴＭＲ素子構成とした場合であるが、中間層６が、非磁性導電層によって構成され、膜厚方向に通電がなされるいわゆるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　Ｐｌａｎｅ）構成のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子いわゆるＧＭＲとすることもできる。
【００４７】
次に、本発明による磁化自由層、すなわち情報記録層を構成する強磁性層７が周縁部で肉薄とされた形状を有する磁気抵抗効果素子の製造方法の一例を、各工程の概略断面図を示す図３を参照して説明する。
先ず、図３Ａに示すように、基板２上に、例えば反強磁性層４、磁化固定層を構成する強磁性層５、中間層６、磁化自由層の強磁性層７、保護層８をそれぞれ所要の厚さにスパッタリング等によって形成する。
中間層６については、前述したように、金属膜例えばＡｌのスパッタ膜を形成し、これを酸化もしくは窒化した酸化膜、窒化膜によって形成し、その後この上に、強磁性層７、保護膜８の成膜する。
【００４８】
このようにして形成した積層膜上の、最終的に平坦面を形成する中央部上に、エッチングのマスク層１０を形成する。このマスク層１０は、フォトレジストの塗布、パターン露光、現像によって形成することができる。
次に、マスク層１０の上方からドライエッチング、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）、ビームエッチング、イオンビームエッチング等を行う。
この場合、上述した積層膜を形成した基板２の中心軸を、本来のエッチング方向に対して傾け、且つこの中心軸を中心に回転させる。このようにして、図３Ｂに矢印をもって示すように、基板２の板面に対して斜めに各方向からエッチングが進行するようにする。
【００４９】
このようにすると、図３Ｂ、更には図３Ｃに示すように、マスク層１０と、マスク層１０によって覆われていない積層膜表面からエッチングが進行するが、このとき斜め方向のエッチングがなされることから、マスク層１０は、その周縁の肩部１０ｓがエッチングされやすく、更に、そのエッチングの進行することによって、マスク層１０形成部下に、周面が幾分の湾曲を有するもの、全体的に断面台形状に積層膜が残されたエッチングが行われる。
【００５０】
このエッチングの終了時点において、マスク層１０を残存させる場合には、このマスク層１０は、その溶液によって除去するとか、アッシングによって除去することができる。
このようにして、断面台形状の、磁気抵抗効果素子１が形成され、これによって、少なくとも磁化自由層による情報記録層を構成する強磁性層７において、その周面に傾斜面、すなわち外周縁に向かって肉薄とされ、同時にマスク層１０が存在していた部分を平坦な面として形成することができる。
【００５１】
上述した例では、ドライエッチングを、基板の傾むきおよび回転させて行った場合であるが、エッチング材の飛翔方向を揺動させることもできる。
また、例えば、磁気抵抗効果素子の最終的に平坦面を形成する部分上に、図３Ａで説明したように、マスク層１０を形成して後、このマスク層１０自体を予め、断面ほぼ台形状に、いわゆるアッシング等によって形成することによって、マスク層の中央部と、周縁部との厚さを予め変化させ、これによってエッチングの進行度が変化するようにすることもできる。
【００５２】
また、図示した例では、積層膜の全厚さに渡って断面台形状のエッチングを行った場合であるが、強磁性層７を横切る厚さに関してのみ断面台形状のエッチングを行うこともできる。
この磁化自由層の強磁性層の側面の傾きは、膜面に対して４５°以上傾けることが望ましい。
上述した磁気抵抗効果素子は、共通の基板２上に、多数個同時に形成し、各素子毎に分断することによって同時に多数の磁気抵抗効果素子を構成することができる。
【００５３】
次に本発明による磁気メモリ装置の実施の形態例を説明するが、本発明は、この実施形態例に限定されるものではない。
【００５４】
〔磁気メモリ装置〕
本発明による磁気メモリ装置は、そのメモリセルを構成するメモリ素子が、上述した本発明の各構成による磁気抵抗効果素子、例えばＴＭＲ素子によって構成される。
この磁気メモリ装置は、例えば図４に、その一例の要部の概略構成の斜視図を示し、図５に、その１つのメモリセル１１の概略断面図を示すように、クロスポイント型のＭＲＡＭアレイ構造とすることができる。
【００５５】
すなわち、このＭＲＡＭにおいては、並置配列された複数のワード線ＷＬと、これらワード線ＷＬとそれぞれ立体的に交叉するように並置配列された複数のビット線ＢＬとを有し、これらワード線ＷＬとビット線ＢＬとの間の立体的交叉部に、それぞれメモリセル１１として、本発明による磁気抵抗効果素子、例えばＴＭＲ素子１が配置される。
【００５６】
各メモリセル１１は、図５に示すように、例えばシリコン基板より成る半導体基板２上すなわち半導体ウエハ上に、スイッチング用のトランジスタ１３が形成される。
このトランジスタ１３は、例えばＭＯＳトランジスタ（絶縁ゲート電界効果型トランジスタ）より成る。この場合、半導体基板２上にゲート絶縁層１４が形成され、この上にゲート電極１５が被着された絶縁ゲート部が構成される。
また、半導体基板２に、絶縁ゲート部を挟んでその両側にソース領域１６とドレイン領域１７とが形成される。この構成において、ゲート電極１５は、読み出し用のワード線ＲＷＬを構成している。
【００５７】
このトランジスタ１３が形成された半導体基板２上には、ゲート電極１５を覆って第１の層間絶縁層３１が形成され、この第１の層間絶縁層３１の、各ソース領域１６およびドレイン領域１７上に、層間絶縁層３１を貫通してコンタクトホール１８が穿設され、各コンタクトホール１８に、導電性プラグ１９が充填される。
そして、第１の層間絶縁層３１上に、ソース領域１６に対する配線層２０が、ソース領域１６にコンタクトされた導電性プラグ１９上に跨がって被着形成される。
【００５８】
更に、配線層２０を覆って第１の層間絶縁層３１上に第２の層間絶縁層３２が形成される。
この第２の層間絶縁層３２には、ドレイン領域１７にコンタクトされた導電性プラグ１９上に、コンタクトホール１８が貫通穿設され、これに導電性プラグ１９が充填される。
【００５９】
第２の層間絶縁層３２上には、例えば読み出し用ワード線ＲＷＬの延長方向に延長して図５のワード線ＷＬに相当する書き込み用ワード線ＷＷＬが形成される。
また、この書き込み用ワード線ＷＷＬを覆って、第２の層間絶縁層３２上に、例えば酸化シリコンより成る第３の層間絶縁層３３が形成される。この第３の層間絶縁層３３においても、ドレイン領域１７にコンタクトされた導電性プラグ１９上に、コンタクトホール１８が貫通穿設され、これに導電性プラグ１９が充填される。
【００６０】
そして、この第３の層間絶縁層３３を貫通する導電プラグ１９にコンタクトして、第３の層間絶縁層３３上に、図１あるいは図４で示した導電性の例えばＴａより成る下地層３を形成し、この下地層３上に、磁気抵抗効果素子例えばＴＭＲ素子１を形成する。
【００６１】
更に、この下地層３とこの上のＴＭＲ素子１を覆って第４の層間絶縁層３４が形成され、この上に、書き込み用ワード線ＷＷＬ上を横切って、ビット線ＢＬを形成する。
【００６２】
ビット線ＢＬ上には、図示しないが、表面絶縁層が必要に応じて形成される。上述した第１〜第４の各層間絶縁層や表面絶縁層等は、例えばプラズマＣＶＤによって形成することができる。
【００６３】
磁気抵抗効果素子のＴＭＲ素子１は、前述したように、図１あるいは図２で示した構成による反強磁性層４、単層あるいは積層フェリ構造による磁化固定層の強磁性層５、中間層６をスパッタリングによって形成し、中間層６に対する酸化処理もしくは窒化処理を行い、続いて、磁化自由層による情報記録層の強磁性層７、保護層８のスパッタリングによって形成した積層膜を形成し、これに対し例えば図３で説明した方法を用いて、少なくとも情報記録層すなわち強磁性層７を周縁に向かって肉薄とされた形状とし、かつ平面パターンが、楕円もしくは長円となる形状に形成する。
【００６４】
この場合においても、磁化固定層の強磁性層５、および磁化自由層すなわち情報記録層の強磁性層７は、ＦｅＣｏＢあるいはＦｅＣｏＮｉＢのアモルファスないしは微結晶組織層として形成される。
これら、メモリセル１１は、共通の半導体基板２すなわち半導体ウエハ上に、図４で示すように、マトリックス状に配列される。
【００６５】
この半導体基板２を、磁場中熱処理して、反強磁性層４の規則化すなわち反強磁性層４を所定の向きに磁化し、これによってこの反強磁性層４上に接して形成されこれと反強磁性結合された強磁性層による磁化固定層５の磁化を一方向に固定することができる。
【００６６】
この構成による磁気メモリ装置は、ビット線ＢＬと書き込みワード線ＷＷＬとに所要の電流を通電することによって、選択された交叉部のメモリセル１１の磁気抵抗効果素子例えばＴＭＲ素子１の磁化自由層に、両ビット線ＢＬと書き込みワード線ＷＷＬによる発生磁界の合成による所要の書き込み磁界を印加して、前述したように、磁化自由層の磁化を反転させて、情報の記録を行う。
【００６７】
そして、この記録情報の読み出しは、選択された読み出しを行うメモリセルに関わるトランジスタ１３のゲート電極１５すなわち読み出しワード線ＷＬ１　に所要のオン電圧を印加してトランジスタ１３をオン状態とし、ビット線ＢＬとトランジスタ１３のソース領域１６の配線層２０との間に、読み出し電流を通電することによってその読み出しを行う。
【００６８】
上述した本発明によるＭＲＡＭは、そのメモリ素子としての磁気抵抗効果素子が、強磁性トンネル接合を構成する強磁性層の少なくとも一方の情報記録層を構成する強磁性層を、上述した特定の元素を含有し、またその形状の選定によってそのメモリ素子のＴＭＲ素子がＴＭＲ出力に極めて優れ、メモリ動作の安定性が飛躍的に向上するものである。
また、本発明のＭＲＡＭは、ＴＭＲ比のバイアス電圧依存性が改善されていることによって、読み出し時に低抵抗状態と高抵抗状態との判別が容易となり、エラーレートが低下する。
更に、図６で示すように、Ｒ−Ｈ曲線上に見られるノイズも大幅に低減することから、アステロイド特性が向上する。したがって、書き込みエラーの低減も図られる。
【００６９】
図６中曲線６１および６２は、それぞれ情報記録層をＣｏ７２Ｆｅ８　Ｂ２０〔原子％〕によるＴＭＲ素子と、情報記録層をＣｏ９０Ｆｅ１０〔原子％〕によるＴＭＲ素子とを作製し、これらについて外部磁場の変化に対するＴＭＲ比〔％〕を求めた結果を示した。ＴＭＲ比〔％〕は、外部磁場による抵抗が最大となった値をＲｍａｘ　とし、最小となった値をＲｍｉｎ　とするときの｛（Ｒｍａｘ　−Ｒｍｉｎ　）／Ｒｍｉｎ　｝×１００〔％〕である。
【００７０】
これら曲線６１および６２を比較して明らかなように、情報記録層がＦｅ、Ｃｏ、Ｂを含有するＴＭＲ素子は、Ｆｅ、Ｃｏのみを含有するＴＭＲ素子に比してＴＭＲ比を高く維持しつつ、保磁力が低減し、更にＴＭＲ比−磁場ループの角形性が向上していることが分かり、また、バルクハウゼンノイズの改善もはかられている。
【００７１】
尚、本発明による磁気抵抗効果素子は、上述したＭＲＡＭのメモリ素子とする場合に限られるものではなく、例えば磁気ヘッドおよびこの磁気ヘッドを搭載したハードディスクドライブ、集積回路チップ、さらには、パーソナルコンピュータ、携帯端末、携帯電話をはじめとする各種電子機器、電気機器等に適用することが可能である。
【００７２】
そのほか、本発明構成において、種々の変形変更を行うことができる。例えば図１および図４で示した例では、反強磁性層が下層側に配置されたいわゆるボトム形構成とした場合であるが、これとは逆に反強磁性層が上層側に配置されるいわゆるトップ形構成とすることもできる。
【００７３】
次に、本発明によるＭＲＡＭを構成する磁気メモリ素子、すなわち気抵抗効果素子の特性について説明する。
このため、図７に平面図を示し、図８に、図７のＡ−Ａ線の断面図を示す特性評価素子ＴＥＧ（Ｔｅｓｔ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｇｒｏｕｐ）を作製した。この場合、ＭＲＡＭにおいては、前述したように、メモリ素子としての磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）１以外に、スイッチング用のトランジスタ１３が形成されるものであるが、このＴＥＧにおいては、半導体基板２すなわち半導体ウエハに対する上述したスイッチング用トランジスタ１３の形成を省略した。
【００７４】
そして、この特性評価素子ＴＥＧにおいては、強磁性層５／中間層６／強磁性層７を基本構成とするＭＴＪ構成とし、磁化固定層を構成する強磁性層５の中間層６の配置側とは反対側に接して反強磁性層４を配置した構成とした。
このＴＥＧは、厚さ約２μｍの熱酸化膜を有する厚さ５００μｍのＳｉ基板上に、下地金属層のＴａ層を３ｎｍの厚さに形成し、この上に順次ワード線を形成する１００ｎｍのＣｕ層、厚さ２０ｎｍのＰｔＭｎ層による反強磁性層４を成膜し、この上に積層フェリ磁性層による強磁性層を構成する厚さ２ｎｍのＦｅＣｏ層と、厚さ０．８ｎｍのＲｕ層と、厚さ２ｎｍのＣｏＦｅ層との積層による強磁性層５を成膜し、Ａｌ酸化膜による中間層６、厚さ３ｎｍのＦｅＣｏ層による強磁性層７、厚さ５ｎｍのＴａ層による保護層８を順次成膜した。
【００７５】
この構成において、ＣｏＦｅの組成は、Ｃｏ７５Ｆｅ２５（原子％）とした。
中間層６を構成するＡｌ酸化膜以外の成膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ法によった。
中間層６のＡｌ酸化膜は、まずＡｌ膜を１ｎｍの厚さに堆積し、その後、酸素とアルゴンとを、流量比１：１で供給し、チャンバーガス圧を０．１ｍＴｏｒｒとして、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ：　誘導結合型プラズマ）により金属Ａｌ膜をプラズマ酸化することによって形成した。
この酸化時間は、ＩＣＰプラズマ出力に依存するが、この例では３０秒の酸化処理を行った。
これら成膜の後に、磁場中熱処理炉で、１０〔ｋＯｅ〕、２７０℃、４時間の熱処理を行い、ＰｔＭｎによる反強磁性層４の規則化熱処理を行った。
【００７６】
その後、先ずこの積層膜の上方、すなわちこの例では保護膜８の上方から、フォトリソグラフィによるパターンエッチングによって、図７で示すワード線ＷＬとその両端の端子２３のパターンを残し、他部を、積層膜の全厚さに渡って第１のドライエッチングを行った。このエッチングは、基板表面の酸化膜による絶縁膜に深さ５ｎｍ程度掘り込む程度にエッチングした。
【００７７】
次に、ワード線ＷＬ上の積層膜に対して、前述した手法によって、中央部の上面が平坦面の残され、その周囲が傾斜面とされて、少なくとも記録情報層７において、周縁部が肉薄とされた断面が台形状をなし、更に、平面パターンが、短軸０．５μｍ、長軸１．０の楕円形状のパターンに、第２のドライエッチングを、ワード線ＷＬのＣｕ層の直上まで行って、磁気メモリ素子を構成する磁気抵抗効果素子、すなわちＴＭＲ１を作製した。
更に、この磁気抵抗効果素子１およびワード線ＷＬを覆ってＡｌ２　Ｏ３　による絶縁層３０をスパッタによって形成した。この絶縁層３０にフォトリソグラフィによるパターンエッチングによって、磁気抵抗効果素子１の中央部の平坦部上に開口を形成した。
このようにしてこの開口を通じて露出したＴＭＲ素子１上にコンタクトして全面的に金属膜の形成を成膜し、この金属膜をフォトリソグラフィによってパターンエッチングしてビット線ＢＬとその両端の端子２４とを形成した。
このＴＥＧは、共通の基板２上に、多数個同時に配列形成した。
【００７８】
この構成によるＴＥＧにおいて、上述した周囲の傾斜面、すなわち断面台形形状を、情報記録層の強磁性層７についてのみ形成した構成によるもの（試料１）と、磁気抵抗効果素子のＭＴＪの全厚さに渡って形成した構成によるもの（試料２）とを用意した。
更に、比較例として従来と同様に、そのＭＴＪにおいて断面が台形状によらない構造による、すなわち積層膜の各層をそれぞれ一様な膜厚とした構成によるもの（試料３）を用意した。
【００７９】
これらの構成によるＴＥＧは測定素子として構成したものであるが、この構成は、基本的には、ＭＲＡＭの磁気メモリ素子の構成に対応する。ＭＲＡＭの磁気メモリ素子においては、ワード線とビット線による電流磁界によって素子に外部磁界を与えて磁化反転させることによって、前述した“０”，“１”の記録を行うものであるが、このＴＥＧの特性評価においては、外部磁界による磁化反転によって特性評価を行った。
【００８０】
これら試料１、試料２および試料３についての、各ＴＭＲ比（％）、保磁力Ｈｃ（Ｏｅ）、Ｈｃのばらつき（％）の測定結果を表１に列記する。
ここで、この測定のための情報記録層７に対する磁化反転のための磁界は、情報記録層の磁化容易軸、すなわち長軸方向に対して平行に印加した。この測定のための磁界の大きさは、５００〔Ｏｅ〕とした。磁界を情報記録層の磁化容易軸の一方から見て−５００〔Ｏｅ〕から＋５００〔Ｏｅ〕まで掃引すると同時に、ワード線ＷＬの端子２３とビット線ＢＬの端子２４に掛かるバイアス電圧が１００ｍＶとなるように調整して磁気抵抗効果素子１に通電し、外部磁界値に対する各抵抗値を測定し、ＴＭＲ比を得た。このＴＭＲ比は、外部磁界Ｈ−抵抗Ｒ特性において、両強磁性層５および７の磁化が反平行状態にある高抵抗値をＲｍａｘ　とし、平行状態にある低抵抗値をＲｍｉｎ　とするとき（Ｒｍａｘ　−Ｒｍｉｎ　）／Ｒｍｉｎ　として得た。
また、保磁力Ｈｃは、上述した外部磁界Ｈ−抵抗Ｒ特性から求めた。更に、保磁力Ｈｃのばらつきは、｛（標準偏差σ）／（Ｈｃ値の平均値）｝×１００（％）の値である。
【００８１】
【表１】
2004146614.tif 000003
【００８２】
表１によって明らかなように、本発明構成による試料１および試料２は、４０％以上のＴＭＲ比が得られ、Ｈｃのばらつきが１０％以下に低減化され、磁気的に安定していることが分かる。
そして、試料１および３において、電流源から電流を供給し、ワード線電流およびビット線電流を段階的に変化させて、同一チップ、すなわち同一基板２内にある多数の素子のアステロイド曲線を求めた。図９は、試料１によるすなわち本発明構造による場合のアステロイド曲線であり、図１０は、試料３のアステロイド曲線である。これらを比較して明らかなように、本発明構造におけるアステロイド曲線は、その各曲線の分布の広がりすなわちばらつきが小さく、また対称性にすぐれていることが分かる。
【００８３】
この特性は、磁化自由層による情報記録層となる強磁性層７において、周縁の膜厚を肉薄としたことによって、この磁化自由層の周縁における磁化のピンニングが回避されることによって特にＴＭＲ比およびＨｃのばらつきの改善が図られるものと考えられる。
そして、試料１〜３のいずれにおいても、強磁性層を、Ｂを含有するＦｅＣｏＢあるいはＦｅＣｏＮｉＢによって構成したアモルファス膜による構成としたことによって、図６で説明したように、外部磁界Ｈ−抵抗Ｒ特性において、角形比にすぐれ、ノイズの低減が図られ、また、その保磁力すなわち反転磁界の増加が抑制されることによってその保磁力は低い。
【００８４】
尚、図示した磁気抵抗効果素子の各例では、反強磁性層が下層に位置するいわゆるボトム型構成としたものであるが、反強磁性層が上層に配置されたいわゆるトップ型構成とすることもできるし、また１対の強磁性層が配置された構成に限定されるものではなく、磁化自由層を構成する強磁性層を挟んでその両面に中間層を介して磁化固定層となる強磁性層が配置された構成とすることもできるなどその構成において、種々の変形が可能である。
【００８５】
そして、本発明による磁気抵抗効果素子は、ＭＲＡＭに限らず、例えば磁気メモリ素子が組み込まれる集積回路チップ、パーソナルコンピュータ、携帯端末、、携帯電話等の各種機器に適用することができる。
【００８６】
【発明の効果】
上述したように、本発明による磁気抵抗効果素子およびＭＲＡＭにおけるその磁気メモリ素子においては、磁化自由層による情報記録層を構成する強磁性層の断面形状を制御、具体的には周縁において肉薄とする台形状としたことによって、更に、その材料の選択によって、この情報記録層の外部磁界による反転磁界、すなわちＨｃの低減と安定、ばらつきの低減、バイアス依存性の低減、ＴＭＲ比が高められたことによる低抵抗状態と、高抵抗状態の判別が容易となり、書き込み特性の改善と共に、読み出しの読み出しエラーの改善および読み出し速度の向上を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡおよびＢは、それぞれ本発明による磁気抵抗効果素子の一例の概略平面図を概略断面図である。
【図２】本発明による磁気抵抗効果素子の他の例の概略断面図である。
【図３】Ａ〜Ｃは、本発明の磁気抵抗効果素子の製造工程図である。
【図４】本発明による磁気メモリ装置の一例の要部の概略構成の斜視図である。
【図５】本発明による磁気メモリ装置の一例のメモリセルの概略断面図である。
【図６】本発明および従来のＴＭＲ素子の外部磁場に対するＴＭＲ比の測定曲線図である。
【図７】本発明の説明に供する特性評価素子の概略平面図である。
【図８】特性評価素子の概略断面図である。
【図９】本発明構成による特性評価素子のアステロイド曲線図である。
【図１０】比較例の構成による特性評価素子のアステロイド曲線図である。
【符号の説明】
１・・・磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）、２・・・基板、３・・・下地層、４・・・反強磁性層、５・・・強磁性層（磁化固定層）、５ａ・・・第１の磁化固定層、５ｂ・・・第２の磁化固定層、５ｃ・・・非磁性導電層、６・・・中間層（トンネルバリア層）、７・・・強磁性層（情報記録層）、７ｓ・・・平坦面、８・・・保護層、９・・・強磁性トンネル接合、１０・・・マスク層、１１・・・メモリセル、１２・・・絶縁層、１３・・・トランジスタ、１４・・・ゲート絶縁層、１５・・・ゲート電極、１６・・・ソース領域、１７・・・ドレイン領域、１８・・・コンタクトホール、１９・・・導電性プラグ、２０・・・配線層、２３，２４・・・端子パッド、３０・・・絶縁層、３１〜３４・・・第１〜第４の層間絶縁層
【図１】
2004146614.tif 000004
【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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