(57)【要約】【課題】磁気記憶装置における書き込みワード線とビット線を被覆する磁性体層を異なる高透磁率材料で形成することで、各配線の配設方向に沿った一軸磁気異方性を付与することを可能とする。【解決手段】第１配線１１と、第１配線１１と立体的に交差する第２配線１２と、第１配線１１と第２配線１２との交差領域に第２配線１２と電気的に接続された磁気抵抗型の記憶素子１３とを備えた磁気記憶装置１において、第１配線１１の両側面および記憶素子１３に対向する面とは反対側の面に形成された高透磁率層からなる第１磁性体層２１と、第２配線１２の両側面および記憶素子１３に対向する面とは反対側の面に形成された高透磁率層からなる第２磁性体層２２とを備え、第１磁性体層２１と第２磁性体層２２とは互いに異なる高透磁率材料からなるものである。【選択図】図１
2005064211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配線と、
前記第１配線と立体的に交差する第２配線と、
前記第１配線と前記第２配線との交差領域に前記第２配線と電気的に接続された磁気抵抗型の記憶素子とを備えた磁気記憶装置において、
前記第１配線の両側面および前記記憶素子に対向する面とは反対側の面に形成された高透磁率層からなる第１磁性体層と、
前記第２配線の両側面および前記記憶素子に対向する面とは反対側の面に形成された高透磁率層からなる第２磁性体層とを備え、
前記第１磁性体層と前記第２磁性体層とは互いに異なる高透磁率材料からなる
ことを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項２】
前記第１磁性体層および前記第２磁性体層は、一軸磁気異方性を持ち、かつ磁気異方性を付与するための熱処理温度が互いに異なる高透磁率材料からなる
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項３】
前記第１磁性体層および前記第２磁性体層は、磁気異方性変換温度の異なる軟磁性材料から構成される
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項４】
第１配線を形成する工程と、
トンネル絶縁層を強磁性体で挟んでなるもので前記第１配線と電気的に絶縁された磁気抵抗型の記憶素子を形成する工程と、
前記記憶素子と電気的に接続するもので前記記憶素子を間にして前記第１配線と立体的に交差する第２配線を形成する工程と
を備えた磁気記憶装置の製造方法において、
前記第１配線を形成するに際し、前記第１配線の両側面および前記記憶素子に対向する面とは反対側の面に高透磁率層からなる第１磁性体層を形成するとともに、
前記第２配線を形成するに際し、前記第２配線の両側面および前記記憶素子に対向する面とは反対側の面に高透磁率層からなる第２磁性体層を形成し、
前記第１磁性体層と前記第２磁性体層とは互いに透磁率が異なる材料で形成する
ことを特徴とする磁気記憶装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１磁性体層および前記第２磁性体層を、一軸磁気異方性を持ち、かつ磁気異方性を付与するための熱処理温度が互いに異なる高透磁率材料で形成する
ことを特徴とする請求項４記載の磁気記憶装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１磁性体層および前記第２磁性体層を磁気異方性変換温度の異なる軟磁性材料で形成する
ことを特徴とする請求項４記載の磁気記憶装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１磁性体層および前記第２磁性体層を磁気異方性変換温度の異なる軟磁性材料で形成した後、
前記第１磁性体層を前記第１磁性体層の磁気異方性変換温度で熱処理する工程と、
前記第１磁性体層の磁気異方性を変えることなく前記第２磁性体層を前記第２磁性体層の磁気異方性変換温度で熱処理する工程と
を備えたことを特徴とする請求項４記載の磁気記憶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記憶装置およびその製造方法に関し、詳しくは強磁性体のスピン方向が平行もしくは反平行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）などがあげられる。しかしながら、フラッシュメモリは、書き込み速度がμ秒の桁であるため遅いという欠点がある。また構造が複雑なために高集積化が困難であり、しかも、アクセス時間が１００ｎｓ程度と遅いという欠点がある。一方、ＦＲＡＭにおいては、書き換え可能回数が１０12〜１０14回で、完全にスタティックランダムアクセスメモリやダイナミックランダムアクセスメモリに置き換えるには耐久性が低いという問題が指摘されている。また、強誘電体キャパシタの微細加工が難しいという課題も指摘されている。
【０００３】
これらの欠点を有さ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）もしくはＭＲ（Magneto Resistance）メモリと呼ばれる、ＭＴＪ（Magnetic Tunneling Junction）が室温で大きな磁気抵抗比（ＭＲ比）を持つことを利用した磁気メモリであり、近年のトンネル磁気抵抗効果素子（以下、ＴＭＲという、ＴＭＲはTunnel Magnetic Resistanceの略）材料の特性向上により注目を集めるようになってきている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
ＭＴＪ構造の基本構造は２つの強磁性層の間に絶縁層を挟んだ構造で、一方の強磁性層（固定層）の磁化方向を固定し、もう一方の強磁性層（自由層）の磁化の方向が平行または反平行となることで、抵抗が大きく変化する。このような磁化の平行、反平行状態で２つの情報を記憶でき、また磁化の状態によるＴＭＲ素子の抵抗変化を利用してセルデータを読み出すことができる。書き込みは配線に流れる電流によって発生する磁界により、この自由層の磁化の向きを反転させることにより行われる。具体的には書き込みワード線とビット線により、発生する合成磁界（アステロイド曲線で表される）によって行われる。
【０００５】
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り記憶を行うために、書き換え回数が大であると予測されている。またアクセス時間についても、非常に高速であることが予想され、既に１００ＭＨｚで動作可能であることが報告されている（例えば、非特許文献２参照。）。また、ＴＭＲ効果により高出力が得られるようになった現在では、大きく改善されてきている。
【０００６】
また、ＭＲＡＭには、構造上の本質的な課題が存在する。ＭＲＡＭにおける記憶は、配線に電流を流すことによって発生する電流磁場によって記憶層の磁化を回転させることで行っている。ところが、高集積化によって、配線が細くなるにともない、書き込み線に流すことができる臨界電流値が下がるため、得られる磁界が小さくなり、被記憶領域の保磁力を小さくせざるを得ない。これは、情報記憶装置の信頼性が低下することを意味する。また、磁界は光や電子線のように絞ることができないため、高集積化した場合にはクロストークの大きな原因になると考えられる。これを防止するためにキーパ構造等も提案されているが、構造の複雑化は避けられない。以上のように、電流磁場による書き込みには本質的に多くの課題があり、電流磁場による書き込みが将来のＭＲＡＭにおける大きな欠点になる恐れがある。
【０００７】
上述の通り、高速化・高集積化が容易という長所を有するＭＲＡＭではあるが、書き込みは、ＴＭＲ素子に近接させて設けられたビット線と書き込み用ワード線に電流を流し、その発生磁界によって行う。ＴＭＲ素子の記憶層（記憶層）の反転磁界は材料にもよるが、１．５８ｋＡ／ｍ〜１５．８ｋＡ／ｍ（２０Ｏｅ〜２００Ｏｅ）が必要であり、銅などの配線材料のみで構成される配線では、このときの電流は数十ｍＡになる。これは消費電流の増大につながり、素子の低寿命化、発熱、消費電力の増加という半導体素子にとってはデメリットとなることが多い。
【０００８】
例えば、図６に示すように、書き込みワード線１１１とこれに直交するビット線１１２とを設け、その交差領域に記憶素子（例えばＴＭＲ素子）１１３を設けた構造（例えば、特許文献１）では、磁化反転させるのに要する電流が上述のように大きくなってしまう。
【０００９】
この消費電流が増大する問題を解決するために、書き込みワード線およびビット線の周りを高透磁率磁性体からなる磁性層でシールドして、電流が発生する磁束を集中させる構造（以下、クラッド構造という）が提案されている（例えば、特許文献２、非特許文献３参照。）。
【００１０】
図７に磁性体層により形成されるクラッド構造を用いたＭＲＡＭの一部を簡略化した図を示す。図７に示すように、ワード線１１１の周りに対して、磁気抵抗効果型の記憶素子（例えばＴＭＲ素子）１１３側の面以外を高透磁率材料からなる第１磁性体層（フラックスガイド）１１６で覆い磁束を記憶素子１１３に集中させるようにしている。同様に、ビット線１１２の周りに対して、記憶素子１１３側の面以外を高透磁率材料からなる第２磁性体層（フラックスガイド）１１７で覆い磁束を記憶素子１１３に集中させるようにしている。このような構造を採ることで消費電流をほぼ半減できる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２４６５６６号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−２４６５６６号公報（第４頁、図６）
【非特許文献１】Wang et al.,「Feasibility of Ultra-Dense Spin-Tunneling Random Access Memory」 IEEE Transaction Magnetics 33 (1997) p4498-4512
【非特許文献２】R.Scheuerlein et al.,「A 10ns Read and Write Non-Volatile Memory Array Using a Magnetic Tunnel Junction and FET Switch in each Cell」 2000 IEEE International Solid-State Circuits Conference Digest of Papers (Feb.2000) TA-7.2
【非特許文献３】M.Durlam,et.al.,「A low power 1Mbit MRAM based on 1T1MTJ bit cell integrated with Copper Interconnects」IEEE 2002 Symposium On VLSI Circuits Digest Technical Papers (2002) p158-161
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする問題点は、高透磁率材料の保磁力が大きいと残留磁化を持つことになり、ＭＴＪ素子に不要な磁界が常にかかることになる。これを回避するには磁界発生方向を磁化困難軸とすれば良いが、配線の形状による効果では不十分であり、磁場中の熱処理などによる磁気異方性制御が必要となる。また、ビット線と書き込みワード線に同じ高透磁率材料を用いると磁化容易軸が直交しているので、磁場中で熱処理を施すと、一方は磁気異方性制御が可能であるが、もう一方は磁気異方性を乱すことになり、磁気異方性が分散して、発生磁界が不安定となり、安定して書き込み磁界を発生させることができなくなるという問題が発生する。そこで、反転に必要な最低限の磁界を安定して供給するには多くに電流を必要とするので、消費電力が大きくなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の磁気記憶装置は、第１配線と、前記第１配線と立体的に交差する第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との交差領域に前記第２配線と電気的に接続された磁気抵抗型の記憶素子とを備えた磁気記憶装置において、前記第１配線の両側面および前記記憶素子に対向する面とは反対側の面に形成された高透磁率層からなる第１磁性体層と、前記第２配線の両側面および前記記憶素子に対向する面とは反対側の面に形成された高透磁率層からなる第２磁性体層とを備え、前記第１磁性体層と前記第２磁性体層とは互いに異なる高透磁率材料からなることを最も主要な特徴とする。
【００１４】
本発明の磁気記憶装置の製造方法は、第１配線を形成する工程と、トンネル絶縁層を強磁性体で挟んでなるもので前記第１配線と電気的に絶縁された磁気抵抗効果型の記憶素子を形成する工程と、前記記憶素子と電気的に接続するもので前記記憶素子を間にして前記第１配線と立体的に交差する第２配線を形成する工程とを備えた磁気記憶装置の製造方法において、前記第１配線を形成するに際し、前記第１配線の両側面および前記記憶素子に対向する面とは反対側の面に高透磁率層からなる第１磁性体層を形成するとともに、前記第２配線を形成するに際し、前記第２配線の両側面および前記記憶素子に対向する面とは反対側の面に高透磁率層からなる第２磁性体層を形成し、前記第１磁性体層と前記第２磁性体層とは互いに異なる高透磁率材料で形成することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の磁気記憶装置およびその製造方法では、第１配線（例えば書き込みワード線）の側面および記憶素子とは反対側の面を被覆する第１磁性体層と第２配線（例えばビット線）の側面および記憶素子とは反対側の面を被覆する第２磁性体層を、異なる高透磁率材料で形成する構造を採るので、各配線に適切な磁場中での熱処理を施すことが可能になり、ＭＴＪ型の記憶素子に対して安定な書き込み磁界を供給することができるようになるという利点がある。また、配線に流す電流による発生磁界のばらつきを低減できることから、アステロイド曲線のばらつきを低減でき、それによって、安定的に書き込みができるので、磁気記憶装置の書き込み信頼性の向上を図ることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
磁気抵抗型の記憶素子への安定的な書き込みを可能にするという目的を、第１配線に高透磁率材料からなるフラックスガイドとなる第１磁性体層を設けるとともに、第１配線に立体的に交差するように形成された第２配線に第１磁性体層とは異なる高透磁率材料からなるフラックスガイドとなる第２磁性体層を設けることで実現した。以下、具体的に実施の形態を説明する。
【００１７】
本発明の磁気記憶装置に係る一実施の形態を、図１（１）の概略斜視断面図および図１（２）のＡ部拡大図図によって説明する。
【００１８】
図１に示すように、第１配線（書き込みワード線）１１と、第１配線１１と立体的に交差する第２配線（ビット線）１２とが設けられている。第１配線１１と第２配線１２との交差領域には第２配線１２と電気的に接続された磁気抵抗型の記憶素子１３が備えられている。本実施の形態では、記憶素子１３は、選択用半導体素子１４を介して第１配線１１上に形成されていて、第２配線１２側で第２配線１２に電気的に接続されている。
【００１９】
上記第１配線１１の両側面および記憶素子１３に対向する面とは反対側の面（第１配線１１の下面）には、第１高透磁率層からなる第１磁性体層２１が形成されている。上記第２配線１２の両側面および記憶素子１３に対向する面とは反対側の面（第２配線１２の下面）には、上記第１高透磁率層とは異なる透磁率を有する第２高透磁率層からなる第２磁性体層２２が形成されている。上記各磁性体層はフラックスガイドとも称される。
【００２０】
上記第１磁性体層２１に対して第１配線１１の配設方向（矢印ア方向）に磁気異方性を付与するための方法、および第２磁性体層２２に対して第２配線１２の配設方向（矢印イ方向）に磁気異方性を付与するための方法は、対象となる配線の配設方向に対して平行方向に磁場が掛かるようにした磁場中で各磁性体層を成膜すればよい。この成膜方法としては、スパッタ、蒸着等の物理的気相成長(以下ＰＶＤという、ＰＶＤはPhysical Vapor Depositionの略)もしくは化学的気相成長（以下ＣＶＤという、ＣＶＤはChemical Vapor Depositionの略）〕がある。または、対象となる配線の配設方向に対して平行にスパッタ粒子（蒸着粒子）が斜めに入射するように、イオンビームスパッタに代表される斜め入射（基板とターゲットがオフセット状態でも実現可能）での成膜が挙げられる。
【００２１】
また、上記の成膜方法での磁気異方性付与では不十分な場合には、第１配線１１の配設方向（矢印ア方向）および第２配線１２の配設方向（矢印イ方向）に確実に磁気異方性を付与するために、高透磁率材料からなる第１、第２磁性体層２１、２２には、それぞれの配線の配設方向が磁化容易軸となるように磁場中で熱処理を施すことが好ましい。
【００２２】
例えば、第２磁性体層２２にニッケル鉄（ＮｉＦｅ）合金のように例えば２４０℃付近にて磁気異方性変換ができる高透磁率材料を用い、第１磁性体層２１にＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＰｄ等のコバルト・ジルコニウム系材料のように３００℃以上で磁気異方性変換ができる材料を用いる。その方法は、先に第１磁性体層２１に３００℃以上の磁場中熱処理で第１配線１１の配設方向に磁気異方性を付与し、次に、その直行方向（第２配線１２の配設方向）に磁気異方性が付与されるような磁場を掛けて２４０℃前後の磁場中熱処理を施して、第２磁性体層２２に第１磁性体層２１とは直交する方向に磁気異方性を付与する。
【００２３】
このように、先に形成される第１配線１１（書き込みワード線）を被覆する第１磁性体層２１には高い温度で磁気異方性変換できる材料を用い、後に形成される第２配線１２（ビット線）を被覆する第２磁性体層２２には、第１磁性体層２１が磁気異方性変換を起こさず、第１磁性体層２１の熱処理温度よりも低い温度で磁気異方性変換できる材料を用いる。したがって、第１磁性体層２１の磁気異方性変換を先に行い、その後第２磁性体層２２の磁気異方性変換を行っても、第２磁性体層２２の磁気異方性変換時に第１磁性体層２１の磁気異方性は変化することはない。この結果、第１磁性体層２１および第２磁性体層２２に最良な磁気異方性が付与されることになる。
【００２４】
次に、表１および表２により、第１磁性体層２１と第２磁性体層２２の具体的な組み合わせの一例を、表１および表２によって説明する。なお、表中のＲ．Ｔ．は室温を表し、例えば２３℃である。また表１中の（Ｎ，Ｏ）は窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）のうちの一方もしくは両方を含むことを表し、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の含有量により熱処理温度が制御される。
【００２５】
【表１】
2005064211.tif 000003
【００２６】
【表２】
2005064211.tif 000004
【００２７】
表１に示すように、第１例は、磁気異方性を付与する熱処理の温度が２６０℃以上４００℃未満の高透磁率材料を第１グループとする。この第１グループとしては、金属元素を添加したコバルト・ジルコニウム系合金が挙げられる。例えば、ニオブおよびタンタルを添加したコバルト・ジルコニウム系合金（ＣｏＺｒＮｂＴａ）、ニオブを添加したコバルト・ジルコニウム系合金（ＣｏＺｒＮｂ）、モリブデンおよびパラジウムを添加したコバルト・ジルコニウム系合金（ＣｏＺｒＭｏＰｄ）がある。これらは、いずれも成膜時には非晶質状態で成膜される。
【００２８】
磁気異方性を付与する熱処理の温度が２００℃以上４００℃未満の高透磁率材料を第２グループとする。この第２グループとしては、ニッケル・鉄系合金が挙げられる。例えば、ニッケル・鉄系合金（ＮｉＦｅ）、ニオブを添加したニッケル・鉄系合金（ＮｉＦｅＮｂ）がある。これらは、いずれも成膜時には結晶質状態で成膜される。
【００２９】
磁気異方性を付与する熱処理の温度が４００℃以上６００℃以下の高透磁率材料を第３グループとする。この第３グループとしては、窒化タンタル・鉄系化合物が挙げられる。例えば、ジルコニウムを添加した窒化タンタル・鉄系化合物（ＦｅＴａＺｒＮ）、窒化タンタル・鉄系化合物（ＦｅＴａＮ）がある。これらは、いずれも成膜時には非晶質状態で成膜される。
【００３０】
磁気異方性を付与する熱処理の温度が室温(Ｒ．Ｔ．)以上６００℃以下の高透磁率材料を第４グループとする。この第４グループとしては、鉄・アルミニウム系化合物が挙げられる。例えば、窒素および酸素のうち少なくとも一方もしくは両方を含む鉄・アルミニウム系化合物〔ＦｅＡｌ（Ｏ，Ｎ）〕、窒素および酸素のうち少なくとも一方もしくは両方をとシリコンとを含む鉄・アルミニウム系化合物〔ＦｅＡｌＳｉ（Ｏ，Ｎ）〕、がある。これらは、いずれも成膜時には結晶質状態で成膜され、成膜時に磁気異方性が確定される。したがって，熱処理を行わなくとも磁気異方性を付与することができる材料である。
【００３１】
磁気異方性を付与する熱処理の温度が室温４００℃以上６００℃以下の高透磁率材料を第５グループとする。この第５グループとしては、窒素および酸素のうち少なくとも一方もしくは両方を含む鉄・ルテニウム・ガリウム・シリコン系化合物〔ＦｅＲｕＧａＳｉ（Ｏ，Ｎ）〕がある。これは、成膜時には結晶質状態で成膜され、成膜時に磁気異方性が確定される。
【００３２】
表２に示すように、第１例を説明する。第１配線１１に形成される第１磁性体層２１には、上記グループ１の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第１熱処理を２６０℃以上４００℃未満の温度で行う。実際には、次に行う規則化熱処理の温度以上の温度で行う。次いで、記憶素子（ＭＴＪ素子）１３の規則化熱処理を、例えば２６０℃以上３４０℃以下の温度で行う。この際、規則化熱処理の温度は第１熱処理の温度以下とする。なお、第１熱処理と規則化熱処理とを同時に行うこともできる。この場合には、例えば２６０℃以上３４０℃以下の温度で行う。次いで、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ２の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を２００℃以上規則化熱処理の温度および第１熱処理の温度未満で行う。第２熱処理の温度はより好ましくは規則化熱処理の温度および第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。
【００３３】
第２例を説明する。第１熱処理および規則化熱処理は第１例と同様である。次いで、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ４の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を室温（例えば２３℃）以上第１熱処理の温度よりも低い温度で行う。この際、第２熱処理の温度は規則化熱処理の温度および第１熱処理の温度未満とすることが好ましく、より好ましくは規則化熱処理の温度および第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。
【００３４】
第３例を説明する。第１配線１１に形成される第１磁性体層２１には、上記グループ２の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第１熱処理を２００℃以上４００℃未満の温度で行う。実際には、次に行う規則化熱処理の温度以上の温度で行う。次いで、記憶素子（ＭＴＪ素子）１３の規則化熱処理を、例えば２６０℃以上３４０℃以下の温度で行う。この際、規則化熱処理の温度は第１熱処理の温度以下とする。なお、第１熱処理と規則化熱処理とを同時に行うこともできる。この場合には、例えば２６０℃以上３４０℃以下の温度で行う。次いで、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ４の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を室温（例えば２３℃）以上第１熱処理の温度および規則化熱処理の温度未満の温度で行う。この際、第２熱処理の温度は、より好ましくは規則化熱処理の温度および第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。
【００３５】
第４例を説明する。第１配線１１に形成される第１磁性体層２１には、上記グループ３の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第１熱処理を４００℃以上６００℃以下の温度で行う。実際には次に行う規則化熱処理の温度以上の温度で行う。次いで、記憶素子（ＭＴＪ素子）１３の規則化熱処理を、例えば３００℃以上３４０℃以下の温度で行う。次いで、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ１の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を規則化熱処理の温度未満の温度で行う。この際、第２熱処理の温度は、より好ましくは規則化熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。このように温度設定することにより、当然のことながら、第２熱処理の温度は第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度となる。
【００３６】
第５例を説明する。第１熱処理は第３例と同様である。次いで、記憶素子（ＭＴＪ素子）１３の規則化熱処理を、例えば２６０℃以上３４０℃以下の温度で行い、次いで、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ２の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を２００℃以上規則化熱処理の温度よりも低い温度で行う。この第２熱処理の温度は、より好ましくは規則化熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。このように温度設定することにより、当然のことながら、第２熱処理の温度は第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度となる。
【００３７】
第６例を説明する。第１熱処理は第４例と同様である。次いで、記憶素子（ＭＴＪ素子）１３の規則化熱処理を、例えば２６０℃以上３４０℃以下の温度で行い、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ４の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を室温（例えば２３℃）以上規則化熱処理の温度および第１熱処理の温度以下で行う。この第２熱処理の温度は、より好ましくは規則化熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。このように温度設定することにより、当然のことながら、第２熱処理の温度は第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度となる。
【００３８】
第７例を説明する。第１配線１１に形成される第１磁性体層２１には、上記グループ４の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第１熱処理を室温（例えば２３℃）以上６００℃以下の温度で行う。実際には次に行う規則化熱処理の温度以上の温度で行う。次いで、記憶素子（ＭＴＪ素子）１３の規則化熱処理を、例えば３００℃以上３４０℃以下の温度で行う。次いで、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ１の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を２６０℃以上第１熱処理の温度未満の温度で行う。この際、第２熱処理の温度は規則化熱処理の温度および第１熱処理の温度以下とすることが好ましく、より好ましくは規則化熱処理の温度および第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。
【００３９】
第８例を説明する。第１熱処理は第７例と同様である。次いで、記憶素子（ＭＴＪ素子）１３の規則化熱処理を、例えば２６０℃以上３４０℃以下の温度で行い、次いで、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ２の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を２００℃以上第１熱処理の温度よりも低い温度で行う。この際、第２熱処理の温度は規則化熱処理の温度および第１熱処理の温度以下とすることが好ましく、より好ましくは規則化熱処理の温度および第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。
【００４０】
第９例を説明する。第１配線１１に形成される第１磁性体層２１には、上記グループ５の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第１熱処理を４００℃以上６００℃以下の温度で行う。次いで、記憶素子（ＭＴＪ素子）１３の規則化熱処理を、例えば３００℃以上３４０℃以下の温度で行う。次いで、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ１の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を規則化熱処理の温度以下で行う。この第２熱処理の温度は、より好ましくは規則化熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。このように温度設定することにより、当然のことながら、第２熱処理の温度は第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度となる。
【００４１】
第１０例を説明する。第１熱処理は第９例と同様である。次いで、記憶素子（ＭＴＪ素子）１３の規則化熱処理を、例えば２６０℃以上３４０℃以下の温度で行い、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ２の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を２００℃以上第１熱処理の温度よりも低い温度で行う。この際、第２熱処理の温度は規則化熱処理の温度以下とすることが好ましく、より好ましくは規則化熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。このように温度設定することにより、当然のことながら、第２熱処理の温度は第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度となる。
【００４２】
第１１例を説明する。第１熱処理は第９例と同様である。次いで、記憶素子（ＭＴＪ素子）１３の規則化熱処理を、例えば２６０℃以上３４０℃以下の温度で行い、第２配線１２に形成される第２磁性体層２２には、上記グループ４の高透磁率材料を用い、磁気異方性を確定させる第２熱処理を室温（例えば２３℃）以上第１熱処理の温度よりも低い温度で行う。この際、第２熱処理の温度は規則化熱処理の温度以下とすることが好ましく、より好ましくは規則化熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度とする。このように温度設定することにより、当然のことながら、第２熱処理の温度は第１熱処理の温度よりも５０℃以上低い温度となる。
【００４３】
上記説明した実施例は一例である。第１磁性体層２１、第２磁性体層２２に採用できる高透磁率材料としては、ニッケル鉄合金、ニッケル鉄合金に第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、フェライト合金、コバルト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）系微結晶合金が挙げられる。上記第３元素（例えば金属元素）には、例えばニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）等のうちの一種、もしくは２種以上を用いることができる。その一例としては、ＮｉＦｅＭｏＣｕ、ＮｉＦｅＣｏＭｏ等がある。
【００４４】
そして、第１磁性体層２１には高い温度で磁気異方性変換できる材料を用い、後に形成される第２磁性体層２２には第１磁性体層２１が磁気異方性変換を起こさず、第１磁性体層２１の熱処理温度よりも低い温度で磁気異方性変換できる材料を用いる。したがって、第１磁性体層２１の磁気異方性変換を先に行い、その後第２磁性体層２２の磁気異方性変換を行うことで、第２磁性体層２２の磁気異方性変換時に第１磁性体層２１の磁気異方性は変化することはない。この結果、第１磁性体層２１および第２磁性体層２２に最良な磁気異方性が付与されることになる。
【００４５】
上記第２配線１２がグループ４に属する場合には、成膜時に磁気異方性を確定させることができるので、この場合には第２配線１２は熱処理を行わなくともよい。
【００４６】
上記各熱処理は、いずれも不純物なガス雰囲気中で行うことが望ましい。不純物活性なガス雰囲気としては、例えば希ガス雰囲気中があり、好ましくは、熱処理コスト、大気の流入を防ぎ易いこと等によりアルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気が選択される。また、磁性体層中に窒素が含まれる場合には窒素雰囲気中、磁性体層中に酸素が含まれる場合には酸素雰囲気中での熱処理が可能である。しかしながら、磁性体層中に窒素もしくは酸素の少なくとも一方が含まれる場合には、記憶素子１３の規格化熱処理と兼ねることは好ましくはない。
【００４７】
また、ＭＴＪ構造の記憶素子１３に用いられる反強磁性体（図示せず）が白金マンガン合金（ＰｔＭｎ）の場合、反強磁性体を規則化するために磁場中熱処理（規則化熱処理）が必要とされており、その温度は３００℃から３４０℃程度である。第１磁性体層２１の磁場中の熱処理は、この規則化熱処理の磁場の方向と同じであるので、規則化熱処理を施す時に同時に磁気異方性を付与することができる。これにより、熱処理回数を減らすことができるので、熱的損傷（サーマルバジェット）による素子や配線のダメージを低減できる利点がある。また、第２配線（ビット線）１２の形成後に一括して磁場中熱処理を行うことで、熱的損傷（サーマルバジェット）をさらに低減できる。具体的には第１配線１１の磁場中熱処理および規則化熱処理温度、例えば３００℃で第１配線１１の配設方向（矢印ア方向）に熱処理し、冷却（下降）中のある温度、例えば２４０℃で第２配線１２の配設方向（矢印イ方向）に磁場方向を回転させて数時間保持した後、冷却すれば良い。
【００４８】
次に、上記記憶素子１３の基本構成の一例を、拡大図により説明する。上記記憶素子１３は、磁化固定層３０２、トンネル絶縁層３０３、記憶層（自由層ともいう）３０４、さらに導電性を有する保護層（キャップ層ということもある）３１３を順に積層して構成されている。そして、記憶層３０４の磁化方向が記憶素子１３の長手方向となるように、かつアスペクト比が２〜３となるように形成されている。これによりスイッチングばらつきを抑制することができる。磁化固定層３０２は、強磁性体層の単層構造であってもよく、もしくは２層以上の強磁性体層を、導電体層を挟んで積層させた構造であってもよい。また、ＴＭＲ素子と反強磁性層（図示せず）を介して直列に接続される選択用半導体素子１４との接続に、下地導電層（図示せず）を形成することも可能である。また、下地導電層を反強磁性体層によって兼ねることも可能である。
【００４９】
上記磁化固定層３０２および上記記憶層３０４は、例えば、ニッケル、鉄もしくはコバルト、またはニッケル、鉄およびコバルトのうちの少なくとも２種からなる合金のような、強磁性体からなる。上記導電体層は、例えば、ルテニウム、銅、クロム、金、銀等で形成されている。上記磁化固定層３０２は、反強磁性体層（図示せず）と接する状態に形成されていて、これらの層間に働く交換相互作用によって、磁化固定層３０２は、強い一方向の磁気異方性を有している。上記反強磁性体層（図示せず）は、例えば、鉄・マンガン合金、ニッケル・マンガン合金、白金マンガン合金、イリジウム・マンガン合金、ロジウム・マンガン合金、コバルト酸化物およびニッケル酸化物のうちの１種を用いることができる。
【００５０】
上記トンネル絶縁層３０３は、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化マグネシウム、窒化シリコン、酸化窒化アルミニウム、酸化窒化マグネシウムもしくは酸化窒化シリコンからなる。上記トンネル絶縁層３０３は、上記記憶層３０４と上記磁化固定層３０２との磁気的結合を切るとともに、トンネル電流を流すための機能を有する。これらの磁性膜および導電体膜は、主に、スパッタリング法によって形成される。トンネル絶縁層３０３は、スパッタリング法によって形成された金属膜を酸化、窒化もしくは酸化窒化させることにより得ることができる。
【００５１】
さらに最上層には保護層３１３が形成されている。この保護層３１３は、ＴＭＲ素子１３と別のＴＭＲ素子１３とを接続する配線との相互拡散防止、接触抵抗低減および記憶層３０４の酸化防止という機能を有する。通常、銅、窒化タンタル、タンタル、窒化チタン等の材料により形成されている。
【００５２】
また、上記選択用半導体素子１４は、例えば、ダイオードもしくはトランジスタ（例えば、電界効果トランジスタ）で形成されている。
【００５３】
次に、第１配線（書き込みワード線）１１に用いた高透磁率材料が第２配線（ビット線）１２に用いた高透磁率材料の磁場中熱処理で磁気異方性が変化するかどうかをベタ膜レベルで実験した結果を図２によって説明する。図２は、縦軸に異方性磁界（Ｈｋ）を示し、横軸に熱処理状態を示した。
【００５４】
図２に示すように、第１配線（書き込みワード線）１１に用いた高透磁率材料（例えばＣｏＺｒＮｂＴａ、ＣｏＺｒＭｏＰｄ）を磁場中熱処理（ｉｎｉｔｉａｌ条件：３００℃で２時間、３２０℃で２時間もしくは３４０℃で２時間）で付与した磁気異方性に対して、その磁気異方性を乱す方向（直行方向）に磁場中熱処理（ＳＦＡ（Ｓｔａｔｉｃ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ａｎｎｅａｌ）、２４０℃で４時間もしくは２６０℃で４時間）を施した。比較としてニッケル鉄（ＮｉＦｅ）合金を記載した。異方性磁界（Ｈｋ）は変化するが、完全に磁化容易軸は反転せず、ＭＲＡＭのプロセスに適した熱処理条件下で使用できることが判る。
【００５５】
上記磁気記憶装置１では、第１配線（書き込みワード線）１１の側面および記憶素子１３とは反対側の面を被覆する第１磁性体層２１と第２配線（ビット線）１２の側面および記憶素子１３とは反対側の面を被覆する第２磁性体層２２を、異なる高透磁率材料で形成する構造を採るので、各配線に適切な磁場中での熱処理を施すことが可能になり、ＭＴＪ型の記憶素子１３に対して安定な書き込み磁界を供給することができるようになるという利点がある。また、第１、第２配線１１、１２に流す電流による発生磁界のばらつきを低減できることから、アステロイド曲線のばらつきを低減でき、それによって、安定的に書き込みができるので、磁気記憶装置１の書き込み信頼性の向上を図ることができるという利点がある。また、反転に必要な最低限の磁界を安定して供給することができるので、必要最小限の電流で書き込みを行うことが可能になり、消費電力を低減することができるという利点がある。
【００５６】
次に、本発明の磁気記憶装置の製造方法を、図３および図４の概略構成断面図によって説明する。図３には第１配線（書き込みワード線）の製造方法の一例を示し、図４では第２配線（ビット線）の製造方法の一例を示す。
【００５７】
図３（１）に示すように、半導体基板上に絶縁膜（図示せず）を形成した後、この絶縁膜上にエッチングストッパー層３１を、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）で成膜した後に、層間絶縁膜３２として、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜、酸フッ化シリコン（ＳｉＯＦ）膜、炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜、有機化合物膜等の絶縁材料膜もしくはそれらの積層構造で形成する。その後、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程によりワード線を形成するための配線溝３３を形成する。次いで、例えばスパッタリング法を用いて、バリアメタル膜３４、第１磁性体膜２１、バリアメタル膜３５を順に積層成膜する。バリアメタル膜３４、３５の材料としては、銅膜および第１磁性体膜２１との反応、銅および磁性体の拡散を抑制する材料である必要がり、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）等が挙げられる。また、第１磁性体膜２１としては、上記磁気記憶装置１の実施の形態で説明したような材料を用いることができる。その後、例えば、銅シード層（図示せず）を成膜後に電解めっきによる銅膜３６を成膜するなどの手法を用いて、配線溝３３内部に銅膜３６の埋め込みを行う。
【００５８】
その後、図３（２）に示すように、層間絶縁膜３２上のバリアメタル膜３４、第１磁性体膜２１、バリアメタル膜３５および銅膜３６を、例えば化学的機械研磨(ＣＭＰ)法等を用いて除去して銅配線からなる第１配線（書き込みワード線）１１を形成するという製造方法である。
【００５９】
次に、第２配線（ビット線）の製造方法の一例を説明する。まず、図４（１）に示すように、第１配線１１を形成した後、この第１配線１１と後に形成される第２配線との交差領域に選択用半導体素子１４を介して記憶素子１３を形成する。選択用半導体素子１４および記憶素子１３は、上記図１によって説明した磁気記憶装置１と同様の構成のものを、既知の技術によって形成することができる。次いで、それらの素子を埋め込むように第１絶縁膜４１を形成する。その際、平坦化技術、例えば化学的機械研磨によって、第１絶縁膜４１表面を平坦化するとともに、記憶素子１３上に形成される導電性の保護層３１３を露出させる。さらに第１絶縁膜４１上にエッチング停止層５１、第２絶縁膜４２を順に形成する。上記エッチング停止層５１は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜等で形成する。上記第２絶縁膜４２は、例えばＳｉＯ2 膜、ＳｉＯＦ膜、ＳｉＯＣ膜、有機化合物膜などの絶縁材料膜もしくはそれらのうちの２種以上を用いた積層構造として形成する。
【００６０】
次いで、通常のレジスト塗布技術、リソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、ビット線が形成される領域の上記第２絶縁膜４２に配線溝４３を、上記第１配線１１と立体的に交差（直交）するように形成する。その後、不要となったレジストマスクを除去する。ここでは、配線溝４３のみを記載しているが、配線溝とその底部より下層の例えば配線もしくは電極に接続する接続孔（図示せず）を形成してもよい。
【００６１】
その後、既知の成膜技術を用いて、例えばスパッタリング法を用いて、上記配線溝４３の内面および第２絶縁膜４２表面に、第１バリアメタル層４４、第２磁性体層となる磁性体層２２１を順に成膜する。第１バリアメタル層４４は、銅および磁性体との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。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。また、第２磁性体層となる磁性体層２２１としては、前記図１によって説明した磁気記憶装置の第２磁性体層２と同様な材料を用いて形成する。このとき、前記第１磁性体層２１とは異なる高透磁率材料を用いる。すなわち、第１磁性体層２１には高い温度で磁気異方性変換できる材料を用い、後に形成される第２磁性体層２２（磁性体層２２１）には第１磁性体層２１が磁気異方性変換を起こさず、第１磁性体層２１の熱処理温度よりも低い温度で磁気異方性変換できる材料を用いる。したがって、第１磁性体層２１の磁気異方性変換を先に行い、その後第２磁性体層２２の磁気異方性変換を行うことで、第２磁性体層２２の磁気異方性変換時に第１磁性体層２１の磁気異方性は変化することはない。この結果、第１磁性体層２１および第２磁性体層２２に最良な磁気異方性が付与されることになる。
【００６２】
次に、図４（２）に示すように、既知のエッチバック技術により、第２磁性体層２２１おおび第１バリアメタル層４４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。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℃に設定して、エッチングを行った。この結果、配線溝４３の側壁に第１バリアメタル層４４を介して第２磁性体層２２１のサイドウォールが形成される。
【００６３】
次に、配線溝４３の底部に露出しているエッチング停止層５１をエッチングにより除去して、保護層３１３を露出させる。このエッチング停止層５１のエッチング処理のガスには、例えばフッ素系のガスを用いる。例えば、塩素（流量：６０ｃｍ3 ／ｍｉｎ）と三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）（流量：９０ｃｍ3 ／ｍｉｎ）とトリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）（流量：５ｃｍ3 ／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〜２００Ｗ、エッチング雰囲気の圧力を１．３Ｐａ〜４．０Ｐａ、基板温度を２０℃〜６０℃に設定して、エッチングを行った。もしくは、エッチングガスにトリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）と一酸化炭素（ＣＯ）の混合ガス、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）とテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）とアルゴン（Ａｒ）との混合ガス、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）と酸素（Ｏ2 ）とアルゴン（Ａｒ）との混合ガス等を用いる。
【００６４】
次に、図４（３）に示すように、スパッタリングによって、磁性体層２２１を覆うように配線溝４３の内面を含めて第２バリアメタル層４５を成膜する。第２バリアメタル層４５としては、銅との反応および銅の拡散を抑制する材料であることが求められ、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、上記第１バリアメタル層１２１と同じ材質であっても、異なる材質であっても良い。
【００６５】
その後、第２バリアメタル層４５の表面に銅シード層（図示せず）を成膜した後、例えば電解めっきによって、配線溝４３を埋め込むように導電体（以下銅膜と記す）４６を成膜する。この銅膜４６は、例えば銅もしくは銅合金からなる。これにより、配線溝４３内部が銅膜４６によって埋め込まれるとともに、第２絶縁膜４２上にも第２バリアメタル層４５を介して銅膜４６が形成される。その後に、第２絶縁膜４２上の銅膜４６、第２バリアメタル層４５、磁性体層２２２および第１バリアメタル層４４を、例えば化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等を用いて除去して、銅膜４６を主材料とする溝配線構造の第２配線（ビット線）１２を形成する。したがって、第２配線１２とこの第２配線１２と直交する第１配線１１との交差領域に上記記憶素子１３が形成されることになる。
【００６６】
さらに図１（４）に示すように、第２配線１２上面からの銅との反応、銅の拡散を抑制するために第３バリアメタル層４７を形成し、次いでキャップ磁性体層２２２を形成する。さらに反射防止膜４８を形成する。第３バリアメタル層４７は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの絶縁膜、もしくは、第１、第２バリアメタル層１２１、１２３と同様に、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）などを用いることができる。またキャップ磁性体層２２２は、前記磁性体層２２１と同様の材料で形成することができる。なお、反射防止膜４８は、その後のリソグラフィー工程の露光時に下地からの反射の影響が問題とならない場合には必須ではない。ここでは、反射防止膜４８を形成した場合を説明する。
【００６７】
次に、通常のレジスト塗布技術を用いて、反射防止膜４８上にレジスト膜（図示せず）を形成する。次いでリソグラフィー技術によって、クラッド構造を残したい部分、つまりＴＭＲ素子が形成される部分の上部にあたる部分のみにレジスト膜を残して、その他の部分のレジスト膜を除去する。
【００６８】
その後、上記レジスト膜をエッチングマスクに用いて、既知のエッチング技術により、反射防止膜４８、キャップ磁性体層２２２および第３バリアメタル層４７をエッチング除去する。このエッチングは、第２絶縁膜４２をエッチング停止層にしてエッチングを行う。このようにして、磁性体層２２１とキャップ磁性体層２２２とからなる第２磁性体層２２がビット線１２の上面および側面に形成される。
【００６９】
その後、第１磁性体層２１および第２磁性体層２２に所望の磁気異方性を与える熱処理を行う。基本的には、まず、高い温度での第１熱処理により第１磁性体層２１に磁気異方性を与え、その後、第１磁性体層２１が磁気異方性変換を起こさず、第１熱処理温度よりも低い温度で第２磁性体層２２の磁気異方性変換を行う。この結果、第１磁性体層２１および第２磁性体層２２に最良な磁気異方性が付与されることになる。
【００７０】
磁気記憶装置の製造方法の実施の形態では、第１配線（書き込みワード線）１１の側面および記憶素子１３とは反対側の面を被覆する第１磁性体層２１と第２配線（ビット線）１２の側面および記憶素子１３とは反対側の面を被覆する第２磁性体層２２を、異なる高透磁率材料で形成するので、各配線に適切な磁場中での熱処理を施すことが可能になり、ＭＴＪ型の記憶素子１３に対して安定な書き込み磁界を供給することができるようになるという利点がある。また、第１、第２配線１１、１２に流す電流による発生磁界のばらつきを低減できることから、アステロイド曲線のばらつきを低減でき、それによって、安定的に書き込みができるので、磁気記憶装置１の書き込み信頼性の向上を図ることができるという利点がある。また、反転に必要な最低限の磁界を安定して供給することができるので、必要最小限の電流で書き込みを行うことが可能になり、消費電力を低減することができるという利点がある。
【００７１】
さらに、第２絶縁膜４２に第２配線（ビット線）１２を形成するための配線溝４３を形成する際に、第１絶縁膜４１上に形成されたもので、記憶素子１３および保護層３１３を被覆するエッチング停止層５１によりエッチングが停止する。そして、配線溝４３内面および第２絶縁膜４２表面に第１バリアメタル層４４と第２磁性体層の一部となる磁性体層２２１とを順に形成した後、配線溝４３底部の磁性体層２２１、第１バリアメタル層４４およびエッチング停止層５１を除去して上記記憶素子１３上の保護層３１３上面を露出させるとともに第２絶縁膜４２上の磁性体層２２１と第１バリアメタル層４４を除去することから、配線溝４３その側壁に第１バリアメタル層４４を介して磁性体層２２１のサイドウォールが形成される。その際、記憶素子１３上の保護層３１３上面が配線溝４３底部に露出される。その後、配線溝４３内に第２バリアメタル層４５を介して配線の主材料となる銅膜（導電体）４６を埋め込んだ後。第２絶縁膜４２上の銅膜４６および第２バリアメタル層４５を除去して配線溝４３内に銅膜４６からなる第２配線（ビット線）１２を形成する。この結果、第２配線１２は第２バリアメタル層４５を介して記憶素子１３上部の保護層３１３と接続されることになる。このようなプロセスを経ることによって、溝配線形成技術により、第２配線１２の側面を覆う第２磁性体層２２を容易に形成することが可能になる。
【００７２】
さらに、第２絶縁膜４２上にビット線１２を被覆する第３バリアメタル層４７を形成した後にキャップ磁性体層２２２を形成し、その後、ビット線１２上にキャップ磁性体層２２２および第３バリアメタル層４７とを残すようにパターニングを行うことから、ビット線１２の側壁および上面はその側壁に形成された磁性体層２２１と上記キャップ磁性体層２２２とによってほぼ被覆される。
【００７３】
次に、第２磁性体層２２の別の製造方法を、図５の製造工程断面図によって説明する。
【００７４】
図５（１）に示すように、この構成では、第２配線１２を形成した後、例えばパラジウム触媒を用いた置換めっき（例えば無電解めっき）により、第２配線１２を形成する銅上に選択的にコバルトタングステンリン（ＣｏＷＰ）からなる第３バリアメタル層４９を形成する。すなわち、置換めっき（無電解めっき）によってビット線１２の銅表面に選択的にパラジウム層を形成する。次いで、パラジウムとの置換めっきによりビット線の銅表面にコバルトタングステンリン（ＣｏＷＰ）からなる第３バリアメタル層４９を形成する。
【００７５】
その後、図５（２）に示すように、上記説明したのと同様に、第３バリアメタル層４９を覆うキャップ磁性体層２２２、反射防止膜４８を順次形成した後、レジストマスクを用いたリソグラフィー技術により反射防止膜４８およびキャップ磁性体層２２２のパターニングを行えばよい。
【００７６】
この製造方法によれば、前記図４によって説明した製造方法により得られる作用、効果が奏されるとともに、磁性体層２２１とキャップ磁性体２２２とが接続されるように形成されるため、磁性体層２２１とキャップ磁性体層２２２との間での磁界の漏れを防止することができ、さらに書き込み効率を高めることができる。それとともに、ビット線１２に流す電流を少なくすることができるので、ビット線１２の発熱を抑えることができる。この結果、配線寿命を延ばすことができ、また消費電力を低く抑えることができる。
【００７７】
上記説明した磁気記憶装置をマトリックス状に複数配置することにより、ＭＲＡＭを構成することが可能になる。このようなＭＲＡＭは、上記製造方法を適用することにより容易に実現することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の磁気記憶装置およびその製造方法は、情報を記憶させておく電子機器に搭載される不揮発性メモリ素子に広く適用することができる。特に、ＭＲＡＭに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の磁気記憶装置に係る実施の形態を示した概略斜視断面図である。
【図２】磁場中熱処理の処理状態による高透磁率材料の異方性磁界を示す図である。
【図３】本発明の磁気記憶装置の製造方法に係る実施の形態を示した製造工程断面図である。
【図４】本発明の磁気記憶装置の製造方法に係る実施の形態を示した製造工程断面図である。
【図５】本発明の磁気記憶装置の製造方法に係る実施の形態を示した製造工程断面図である。
【図６】従来の磁気記憶装置を示した概略斜視断面図である。
【図７】従来の磁気記憶装置を示した概略斜視断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１…磁気記憶装置、１１…第１配線、１２…第２配線、１３…記憶素子、２１…第１磁性体層、２２…第２磁性体層
【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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