(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気ランダムアクセスメモリの書き込み電流を低減し、書き込み電流による発熱の影響を抑制する。【解決手段】強磁性体で形成された磁気記録層１０と、非磁性層と、前記非磁性層を介して前記磁気記録層に接続された固定層１２とを具備し、前記固定層と対向して位置する磁化反転領域１０２と、前記磁化反転領域の第１境界２１に接続され、磁化の向きが固定された第１磁化固定領域１０１と、前記磁化反転領域の第２境界２２に接続され、磁化の向きが固定された第２磁化固定領域１０３とを有し、前記第１磁化固定領域に接続された第１ビアコンタクト３２と前記第２磁化固定領域に接続された第２ビアコンタクト３３とを具備する。前記第１ビアコンタクトと前記第２ビアコンタクトとの一方が前記磁気記録層の上方に位置し、他方が前記磁気記録層の下方に位置している。【選択図】図４Ａ
2009081390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体で形成された磁気記録層と、
非磁性層と、
前記非磁性層を介して前記磁気記録層に接続された固定層
とを具備し、
前記磁気記録層は、
反転可能な磁化を有し、前記固定層と対向して位置する磁化反転領域と、
前記磁化反転領域の第１境界に接続され、磁化の向きが固定された第１磁化固定領域と、
前記磁化反転領域の第２境界に接続され、磁化の向きが固定された第２磁化固定領域
とを有し、
前記磁気ランダムアクセスメモリは、更に、
前記第１磁化固定領域に接続された第１ビアコンタクトと
前記第２磁化固定領域に接続された第２ビアコンタクトと、
とを具備し、
前記第１ビアコンタクト及び前記第２ビアコンタクトには、前記磁気記録層に形成される磁壁を移動させるための書き込み電流が流され、
前記第１ビアコンタクトと前記第２ビアコンタクトとの一方が前記磁気記録層の上方に位置し、他方が前記磁気記録層の下方に位置する
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記第１ビアコンタクト及び前記第２ビアコンタクトは、（１）前記第１ビアコンタクトから前記第２ビアコンタクトに書き込み電流が流される際に前記第２ビアコンタクトによって発生される第１ビア電流磁界が前記第２境界にある前記磁壁を前記第１境界の方向に移動させる向きに印加され、且つ、（２）前記第２ビアコンタクトから前記第１ビアコンタクトに書き込み電流が流される際に前記第１ビアコンタクトによって発生される第２ビア電流磁界が前記第１境界にある前記磁壁を前記第２境界の方向に移動させる向きに印加されるように配置された
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記第１磁化固定領域の磁化の向きと、前記第２磁化固定領域の磁化の向きが同一になるように前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域が配置された
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
更に、
前記磁気記録層の下に隣接して積層されたシード層と、
前記磁気記録層の上に、前記第１磁化固定領域又は前記第２磁化固定領域を被覆するように配置された分流導電層
とを具備する
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項５】
請求項４に記載の磁壁移動型ＭＲＡＭ
前記シード層のシート抵抗が、前記固定層より大きい
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記固定層は、前記磁気記録層の上方に形成され、
前記分流導電層のシート抵抗は、前記固定層と略等しい
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記書き込み電流が前記第１ビアコンタクトから前記第２ビアコンタクトに流される場合に、前記シード層に前記書き込み電流の一部が分流することで発生する第１シード層電流磁界の向きが前記第２磁化固定領域の磁化方向と同一になり、これにより、前記第２境界にある磁壁の前記第１境界への移動がアシストされる
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれかに記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記書き込み電流が前記第２ビアコンタクトから前記第１ビアコンタクトに流される場合に、前記シード層に前記書き込み電流の一部が分流することで発生する第２シード層電流磁界の向きが前記第１磁化固定領域の磁化方向と同一になり、これにより、前記第１境界にある磁壁の第２境界への移動がアシストされる
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項９】
請求項４〜７のいずれかに記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記書き込み電流が前記第２ビアコンタクトから前記第１ビアコンタクトに流される場合に、前記分流導電層に前記書き込み電流の一部が分流することで発生する分流導電層電流磁界の向きが前記第１磁化固定領域の磁化方向と同一になり、これにより、前記第１境界にある磁壁の第２境界への移動がアシストされる
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項１０】
請求項４〜６、８のいずれかに記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記書き込み電流が前記第１ビアコンタクトから前記第２ビアコンタクトに流される場合に、前記分流導電層に前記書き込み電流の一部が分流することで発生する分流導電層電流磁界の向きが前記第２磁化固定領域の磁化方向と同一になり、これにより、前記第２境界にある磁壁の第１境界への移動がアシストされる
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
更に、
前記第１ビアコンタクトに接続された第１配線と、
前記第２ビアコンタクトに接続された第２配線
とを具備し、
前記第１配線は、前記書き込み電流が前記第１磁化固定領域の磁化と平行な方向に流れるように配置され、
前記第２配線は、前記書き込み電流が前記第２磁化固定領域の磁化と平行な方向に流れるように配置された
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記書き込み電流が前記第１配線から前記第１ビアコンタクト、前記磁気記録層、及び前記第２ビアコンタクトを介して前記第２配線へと流される場合に、前記第２配線に流れる前記書き込み電流により発生する第２配線磁界が前記第２境界にある前記磁壁の前記第１境界への移動をアシストする方向に印加されるように、前記第２配線が配置された
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、請求項７乃至１４のいずれかに記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記書き込み電流が、前記第２配線から前記第２ビアコンタクト、前記磁気記録層、及び前記第１ビアコンタクトを介して前記第２配線へと流される場合に、前記第１配線に流れる前記書き込み電流により発生する第１配線磁界が前記第１境界にある前記磁壁の前記第２境界への移動をアシストする方向に印加されるように、前記第１配線が配置された
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記書き込み電流が前記第１配線から前記第１ビアコンタクト、前記磁気記録層、及び前記第２ビアコンタクトを介して前記第２配線へと流される場合に、前記第１配線によって発生された磁界のうちの前記磁化反転領域に印加される磁界の向きが、前記書き込み電流が前記第２配線を流れる際に発生する磁界のうちの前記磁化反転領域に印加される磁界の向きと同じになる
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項１５】
請求項１２又は１３に記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記書き込み電流が前記第２配線から前記第２ビアコンタクト、前記磁気記録層、及び前記第１ビアコンタクトを介して前記第１配線へと流される場合に、前記第２配線を流れる際に発生する磁界のうちの前記磁化反転領域に印加される磁界の向きが、前記書き込み電流が前記第１配線を流れる際に発生する磁界のうちの前記磁化反転領域に印加される磁界の向きと同じになる
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれかに記載の磁壁移動型ＭＲＡＭであって、
前記第１配線及び前記第２配線が、前記磁気記録層を覆うように上下に配置され、前記磁気記録層で発生した熱を受け取って放熱する吸熱構造体として作用する
磁壁移動型ＭＲＡＭ。
【請求項１７】
強磁性体で形成された磁気記録層と、
非磁性層と、
前記非磁性層を介して前記磁気記録層に接続された固定層と、
第１ビアコンタクトと、
前記第１ビアコンタクトに接続された第１配線と、
第２ビアコンタクト
とを具備し、
前記磁気記録層が
反転可能な磁化を有し、前記固定層と対向して位置する磁化反転領域と、
前記磁化反転領域の第１境界に接続され、磁化の向きが固定された第１磁化固定領域と、
前記磁化反転領域の第２境界に接続され、磁化の向きが固定された第２磁化固定領域
とを有し、
前記第１ビアコンタクトが前記前記第１磁化固定領域に接続され、
前記第２ビアコンタクトが前記第２磁化固定領域に接続され、
前記第１ビアコンタクト、前記第１配線、及び前記第２ビアコンタクトには、前記磁気記録層に形成される磁壁を移動させるための書き込み電流が流され、
前記第１ビアコンタクト及び前記第１配線が前記磁気記録層の上方に位置し、
前記第２ビアコンタクトが前記磁気記録層の下方に位置する
磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法であって、
前記磁気記録層を形成する工程と、
前記磁気記録層を被覆する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層をエッチングして前記第２ビアコンタクトを形成するための開口を形成する工程と、
前記開口に第１金属膜を埋め込む工程と、
ＣＭＰにより、埋め込まれた前記第１金属膜のうち前記開口の外部にある部分を除去する工程と、
前記第１金属膜と前記絶縁層とを被覆する第２金属膜を成膜する工程と、
ＣＭＰにより、前記第２金属膜のうち前記開口の外部にある部分を除去してカバー膜を形成し、これによって前記第１ビアコンタクトを形成すると共に、前記カバー膜と前記絶縁膜とを平坦化する工程と、
前記第１ビアコンタクトに接続されるように前記第１配線を形成する工程
とを具備する
磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法。
【請求項１８】
強磁性体で形成された磁気記録層と、
非磁性層と、
前記非磁性層を介して前記磁気記録層に接続された固定層と、
第１ビアコンタクトと、
第２ビアコンタクトと、
前記第２ビアコンタクトに接続された第２配線と、
とを具備し、
前記磁気記録層が
反転可能な磁化を有し、前記固定層と対向して位置する磁化反転領域と、
前記磁化反転領域の第１境界に接続され、磁化の向きが固定された第１磁化固定領域と、
前記磁化反転領域の第２境界に接続され、磁化の向きが固定された第２磁化固定領域
とを有し、
前記第１ビアコンタクトが前記前記第１磁化固定領域に接続され、
前記第２ビアコンタクトが前記第２磁化固定領域に接続され、
前記第１ビアコンタクト、前記第１配線、及び前記第２ビアコンタクトには、前記磁気記録層に形成される磁壁を移動させるための書き込み電流が流され、
前記第１ビアコンタクトが前記磁気記録層の上方に位置し、
前記第２ビアコンタクト及び前記第２配線が前記磁気記録層の下方に位置する
磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法であって、
前記第２配線を形成する工程と、
前記第２配線を被覆する絶縁層を積層する工程と、
前記絶縁層をエッチングして、前記第１ビアコンタクトを形成するための開口を形成する工程と、
前記開口に第１金属膜を埋め込む工程と、
ＣＭＰにより、埋め込まれた前記第１金属膜のうち前記開口の外部にある部分を除去する工程と、
前記第１金属膜と前記絶縁層とを被覆する第２金属膜を成膜する工程と、
ＣＭＰにより、前記第２金属膜のうち前記開口の外部にある部分を除去してカバー膜を形成し、これによって前記第２ビアコンタクトを形成すると共に、前記カバー膜と前記絶縁膜とを平坦化する工程
とを具備する
磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル磁気抵抗効果（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を発現する磁気抵抗効果素子をメモリセルとして利用する磁気ランダムアクセスメモリに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、不揮発性メモリのひとつとして、磁気抵抗効果を発現する磁気抵抗効果素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ；以下、「ＭＲＡＭ」と記す）が提案されている。特に、巨大な磁気抵抗効果を発現するという利点から、ＭＲＡＭのメモリセルとしては、磁気トンネル接合（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ：ＭＴＪ）を有する磁気抵抗効果素子が有望であると考えられている。
【０００３】
磁気トンネル接合は、概略的には、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の間に非磁性絶縁膜（以下、「トンネルバリア膜」と記す）が挟まれた積層構造を有している。この積層構造の膜面に垂直な方向に電流を流した際の電気抵抗は、第１及び第２の強磁性膜の磁気モーメントの相対角度により変化する。互いの磁気モーメントが平行の時に磁気トンネル接合の電気抵抗は極小となり、反平行の時に電気抵抗は極大となる。この抵抗値の変化はトンネル磁気抵抗効果（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＴＭＲ効果）と呼ばれる。外部磁界を加えたときの抵抗変化率（ＭＲ比）が大きいほど、記録された情報の読み出しに有利となる。即ち、磁気トンネル接合を用いるＭＲＡＭでは、２つの強磁性膜の磁気モーメントの向きが平行の場合と反平行の場合を、データ「１」、「０」に対応づけることでデータを記憶しており、ＭＲ比が大きいほど、「１」、「０」の読み出し信号レベルの差が大きくなる。通常、２つの強磁性膜のうち、一方の強磁性膜の磁気モーメントは固定される。この強磁性膜は、「固定層」と呼ばれる。もう一方の強磁性膜の磁気モーメントの向きは反転可能であり、もう一方の強磁性膜の磁気モーメントの向きを「固定層」の磁気モーメントに対して平行、或いは反平行に向けることでデータが記録される。データが記録される強磁性膜は「磁気記録層」と呼ばれる。
【０００４】
ＭＲＡＭに対するデータの書き込み方法として、従来、「アステロイド方式」（例えば特許文献１参照）や、「トグル方式」（例えば特許文献２、特許文献３参照）が知られている。これらの書き込み方式によれば、メモリセルサイズにほぼ反比例して、フリー層の磁化を反転させるために必要な反転磁界が大きくなる。つまり、メモリセルが微細化されるにつれて、書き込み電流が増加する傾向にある。
【０００５】
微細化に伴う書き込み電流の増加を抑制することができる書き込み方式として、「スピン注入方式」（ｓｐｉｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）が提案されている（例えば、特許文献４、非特許文献１参照）。スピン注入方式によれば、強磁性膜にスピン偏極電流（ｓｐｉｎ−ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｃｕｒｒｅｎｔ）が注入され、その電流を担う伝導電子のスピンと導体の磁気モーメントとの間の直接相互作用によって強磁性膜の磁化が反転される。このような磁化反転は、以下では、「スピン注入磁化反転：Ｓｐｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ」と参照される。しかしながら、スピン注入磁化反転方式を磁気トンネル接合に適用すると、磁気トンネル接合の膜厚方向に電流を流すことになり、磁気トンネル接合に印加された電圧によりトンネルバリア膜が破壊される恐れがある。
【０００６】
これに対し、電流を強磁性膜の面内方向に流し、スピン偏極電子によるスピントランスファー（スピン角運動量の授受）効果によって磁壁を移動させ、これにより強磁性膜の磁化を書き込み電流の方向に応じた向きに反転させる方式が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。このような磁化反転方式を用いた書き込み方法について、図１を参照しながら簡単に説明する。
【０００７】
図１は、典型的な磁気抵抗効果素子２００の構成を示す鳥瞰図であり、図２Ａ、図２Ｂは、磁気抵抗効果素子２００の構成を示す平面図である。図１に示されているように、磁気抵抗効果素子２００は、磁気記録層１０と、固定層１２と、磁気記録層１０と固定層１２に挟まれたトンネルバリア膜１１とから構成されている。磁気記録層１０は、第１磁化固定領域１０１、第２磁化固定領域１０３及び磁化反転領域１０２からなる。以下では、第１磁化固定領域１０１と磁化反転領域１０２との間の境界を、第１境界２１と記載し、磁化反転領域１０２と第２磁化固定領域１０１との間の境界は、第２境界２２と記載する。磁化反転領域１０２の磁化３は、反転可能であり、第１境界２１又は第２境界２２のいずれかに向かう方向に向けられることが許容されている。第１磁化固定領域１０１の磁化１、及び第２磁化固定領域１０３の磁化２の方向は同一である。図１の磁気抵抗効果素子２００では、第１及び第２磁化固定領域１０１、１０３の磁化１、２は、いずれも、磁化反転領域１０２へ向かう方向、即ち、−Ｙ方向に向けられている。第１及び第２磁化固定領域１０１、１０３の磁化１、２は、磁化反転領域１０２から離れる方向、即ち、＋Ｙ方向であっても差し支えない。このような構造の磁気記録層１０においては、磁壁（Ｄｏｍａｉｎ  Ｗａｌｌ；ＤＷ）が第１境界２１及び第２境界２２のいずれかに形成されることになる。
【０００８】
磁気抵抗効果素子２００は、更に、第１配線３１と第２配線３４とを備えている。第１配線３１は、第１ビアコンタクト３２を介して第１磁化固定領域１０１に接続され、第２配線３４は、第２ビアコンタクト３３を介して第２磁化固定領域１０３に接続されている。後述されるように、第１配線３１、第１ビアコンタクト３２、第２ビアコンタクト３３、及び第２配線３４は、書き込み電流を磁気記録層１０に流し、磁化反転領域１０２の磁化３を反転させるために使用される。図１の磁気抵抗効果素子２００では、第１配線３１、第１ビアコンタクト３２、第２ビアコンタクト３３、及び第２配線３４は、いずれも、磁気記録層１０の下側に設置されている。
【０００９】
このような磁気抵抗効果素子２００に対するデータ書き込みは、次のように行われる。
図２Ａに示されているように、磁化反転領域１０２の磁化３を−Ｘ方向に向ける（即ち、第１境界２１の方向に反転させる）第１書き込み動作では、書き込み電流ＩＷ１が、第１配線３１から第１ビアコンタクト３２を通って第１磁化固定領域１０１から磁化反転領域１０２、さらには第２磁化固定領域１０３に流される。これにより、スピン偏極電子が第２磁化固定領域１０３から磁化反転領域１０２に注入され、磁壁が第２境界２２から第１境界２１に移動される。図２Ａは、磁壁が移動される直前の磁気抵抗効果素子２００の状態を示していることに留意されたい。これにより、磁化反転領域１０２の磁化３が、−Ｘ方向（即ち、第１境界２１の方向）へ向けられる。
【００１０】
一方、磁化反転領域１０２の磁化３を＋Ｘ方向に向ける（即ち、第２境界２２の方向に反転させる）第２書き込み動作では、図２Ｂに示されているように、書き込み電流ＩＷ２が、第２配線３４から第２ビアコンタクト３３を通って第２磁化固定領域１０３から磁化反転領域１０２、さらには第１磁化固定領域１０１に流される。これにより、スピン偏極電子が第１磁化固定領域１０１から磁化反転領域１０２に注入され、磁壁が第１境界２１から第２境界２２に移動される。図２Ｂは、磁壁が移動される直前の磁気抵抗効果素子２００の状態を示していることに留意されたい。これにより、磁化反転領域１０２の磁化３が、＋Ｘ方向（即ち、第２境界２２の方向）へ向けられる。
【００１１】
このように、第１磁化固定領域１０１と第２磁化固定領域１０３との間を流れる電流によって磁気記録層１０中の磁壁（ＤＷ）が第１境界２１と第２境界２２の間を移動され（Ｄｏｍａｉｎ  Ｗａｌｌ  Ｍｏｔｉｏｎ）、これにより、データが書き込まれる。
【００１２】
この方式によれば、書き込み時に流れる電流がトンネルバリア膜１１を貫通しないため、トンネルバリア膜１１の劣化が抑制される。また、スピン注入方式でデータ書き込みが行われるため、メモリセルサイズの縮小に伴い、書き込み電流が低減される。更に、メモリセルサイズが縮小されるにつれ磁壁（ＤＷ）の移動距離が小さくなるため、メモリセルの微細化に伴い書き込み速度が増加する。
【００１３】
この方式によって磁気抵抗効果素子にデータ書き込む際に問題となる点は、磁気記録層の電気抵抗である。一般に磁気記録層に用いられる強磁性体の電気抵抗は、配線に用いられる材料に比べて高い。このため、磁気記録層での発熱が避けられず、温度上昇による強磁性膜或いはトンネルバリア膜の劣化の恐れがある。この発熱を抑えるためには、書き込み電流が低減されることが望ましい。書き込み電流の低減は、消費電力低減の観点からも有効である。
【特許文献１】米国特許第５６４０３４３号
【特許文献２】米国特許第６５４５９０６号
【特許文献３】特表２００５−５０５８８９号公報
【特許文献４】特開２００５−０９３４８８号公報
【非特許文献１】Ｙａｇａｍｉ  ａｎｄ  Ｓｕｚｕｋｉ，  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ｓｐｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  （スピン注入磁化反転の研究動向），日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．  ２８，  Ｎｏ．  ９，  ２００４．
【非特許文献２】Ｈ．Ｎｕｍａｔａ  ｅｔ．ａｌ．，  ＩｎｔｅｒＭＡＧ，  Ｄｉｇｅｓｔ，  ２００６，  ＨＱ−０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明の目的は、磁気ランダムアクセスメモリの書き込み電流を低減し、書き込み電流による発熱の影響を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明の磁気ランダムアクセスメモリは、強磁性体で形成された磁気記録層と、非磁性層と、前記非磁性層を介して前記磁気記録層に接続された固定層とを具備する。前記磁気記録層は、反転可能な磁化を有し、前記固定層と対向して位置する磁化反転領域と、前記磁化反転領域の第１境界に接続され、磁化の向きが固定された第１磁化固定領域と、前記磁化反転領域の第２境界に接続され、磁化の向きが固定された第２磁化固定領域とを有する。本発明の磁気ランダムアクセスメモリは、更に、前記第１磁化固定領域に接続された第１ビアコンタクトと前記第２磁化固定領域に接続された第２ビアコンタクトとを具備している。前記第１ビアコンタクトと前記第２ビアコンタクトには、前記磁気記録層に形成される磁壁を移動させるための書き込み電流が流される。前記第１ビアコンタクトと前記第２ビアコンタクトとの一方が前記磁気記録層の上方に位置し、他方が前記磁気記録層の下方に位置している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁壁を移動させる書き込み電流により発生する電流磁界が磁壁の移動をアシストする向きに加えられ、これにより、少ない書き込み電流でデータを書き込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施例）
図３は、本発明の第１実施例の磁壁移動型ＭＲＡＭのメモリセルの断面構造を示す断面図であり、図４Ａは、当該メモリセルの構造を示す鳥瞰図である。図３、図４Ａは、磁壁移動型ＭＲＡＭの１つのメモリセルに対応する部分の構成を示していることに留意されたい。図３を参照して、第１実施例の磁壁移動型ＭＲＡＭのメモリセルは、記憶素子部分３００と選択用トランジスタ部分３０１とを備えている。記憶素子部分３００は、磁気抵抗効果素子２００と、これに接続された配線とを備えている。
【００１８】
まず、選択用トランジスタ部分３０１について説明する。半導体基板４１に、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）絶縁層４２が形成されている。半導体基板４１としては、例えば、ｐ型シリコン基板が使用される。このＳＴＩ絶縁層４２に囲まれた領域に、選択スイッチとして使用されるＮＭＯＳトランジスタ４３ａ、４３ｂが形成される。詳細には、半導体基板４１の上には、ゲート絶縁膜４４ａ、４４ｂが形成され、そのゲート絶縁膜４４ａ、４４ｂの上にゲート電極４５ａ、４５ｂ及び側壁絶縁層４６ａ、４６ｂが形成される。ゲート電極４５ａ、４５ｂはＹ軸方向に延伸するように設けられており、読み出し動作時に、読み出しセルを選択するための読み出しワード線として使用される。これらのＮＭＯＳトランジスタ４３ａ、４３ｂを被覆するように絶縁層が積層されている。半導体基板４１としてｐ型ウェル領域が形成された基板が使用される場合には、ＮＭＯＳトランジスタ４３ａ、４３ｂは、ｐ型ウェル領域に形成されることも可能である。ＮＭＯＳトランジスタ４３ａ、４３ｂを被覆するように層間絶縁層５１が形成されている。
【００１９】
ＮＭＯＳトランジスタ４３ａのゲート電極４５ａの両側には、ソース／ドレインとして機能する拡散領域４７ａ、４８ａが形成される。拡散領域４７ａは、ビアコンタクト４９ａを介してビット線５０ａに接続され、一方、拡散領域４８ａは、ビアコンタクト５２、及び中間層５３を介して第１配線３１に接続される。
【００２０】
同様に、ＮＭＯＳトランジスタ４３ｂのゲート電極４５ｂの両側には、ソース／ドレインとして機能する拡散領域４７ｂ、４８ｂが形成される。拡散領域４７ｂは、ビアコンタクト４９ｂを介してビット線５０ｂに接続され、一方、拡散領域４８ａは、ビアコンタクト５２、及び中間層５３を介して第２配線３４に接続される。
【００２１】
第１配線３１は、第１ビアコンタクト３２を介して磁気抵抗効果素子２００に接続され、第２配線３４は、第２ビアコンタクト３３を介して磁気抵抗効果素子２００に接続されている。第１配線３１及び第２配線３４は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）などの電気抵抗の小さい材料によって形成される。第１ビアコンタクト３２及び第２ビアコンタクト３３は、第１配線３１及び第２配線３４と磁気記録層１０との間に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの層間絶縁膜に反応性エッチング（ＲＩＥ）等でビアを開口した後、そのビアを銅（Ｃｕ）やタングステン（Ｗ）などで埋め込むことにより形成される。
【００２２】
次に記憶素子部分３００について説明する。図４Ｂに示されているように、磁気抵抗効果素子２００は、強磁性体で形成された磁気記録層１０と、固定層１２と、非磁性の絶縁体で形成されたトンネルバリア層１１とを備えている。トンネルバリア層１１は、磁気記録層１０と固定層１２に挟まれており、これら磁気記録層１０、トンネルバリア層１１、及び固定層１２によって磁気トンネル接合が形成されている。トンネルバリア層１１は、薄い絶縁層であり、例えばＡｌ膜を酸化して形成されたアルミナ酸化膜（Ａｌ−Ｏｘ）或いは酸化マグネシウム膜（ＭｇＯ）などで形成される。固定層１２及び磁気記録層１０としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）或いはこれらのいずれかを含む合金からなる強磁性膜、或いは、コバルト・鉄・ボロン（ＣｏＦｅＢ）などの強磁性アモルファス膜や強磁性グラニュラー膜が用いられる。
【００２３】
固定層１２の保磁力を大きくするために、固定層１２の上に反強磁性層１５が積層される。反強磁性層１５を固定層１２の上に積層させると、固定層１２と反強磁性層１５の間に働く交換相互作用によって固定層１２に一方向の異方性を発現させ、これにより、固定層１２の磁気モーメントを一方向に固定することが可能である。反強磁性層１５としては、鉄・マンガン（ＦｅＭｎ）、白金・マンガン（ＰｔＭｎ）、ニッケル・マンガン（ＮｉＭｎ）などのマンガン合金反強磁性膜、或いは、コバルト酸化物（ＣｏＯ）、ニッケル酸化物（ＮｉＯ）などの酸化物反強磁性膜が用いられる。図３に示されているように、反強磁性層１５は、ビアコンタクト３６を介して読み出し配線３５に接続されている。
【００２４】
固定層１２の保磁力を高めるためには、固定層１２が、シンセティック・アンチフェロ・マグネティック（ＳＡＦ）構造をとることも可能である。ＳＡＦ構造とは、複数の強磁性膜を隣接する強磁性膜が非磁性膜を介して反強磁性的に結合されるように積層させた構造である。非磁性膜の膜厚は、隣接する２つの強磁性膜が互いに反強磁性的に結合されるように調節される。ＳＡＦ構造が採用される場合、ＳＡＦ構造の固定層１２の最も上方に位置する強磁性膜の上に反強磁性層１５が積層され、各強磁性膜の磁気モーメントは特定方向に固定される。非磁性層の膜厚を適当に設定することで、隣接する２つの強磁性膜は非磁性層を介してお互いが反強磁性結合するようになり、これによって固定層１２の磁気モーメントをより強固に固定することが可能となる。
【００２５】
磁気記録層１０についてもＳＡＦ構造を採用することが可能である。この場合も、非磁性層の膜厚を適当に設定することで隣接する２つの強磁性膜が互いに反強磁性的に結合される。これにより、磁気記録層１０の熱擾乱耐性が向上し、信頼性が高くなるメリットがある。
【００２６】
図４Ａに示されているように、磁気記録層１０は、３つの領域：第１磁化固定領域１０１、第２磁化固定領域１０３、及び磁化反転領域１０２を有している。第１磁化固定領域１０１は、Ｙ軸方向に延伸するように形成されており、その磁化の向きは固定されている。同じく、第２磁化固定領域１０３は、Ｙ軸方向に延伸するように形成されており、その磁化の向きは固定されている。一方、磁化反転領域１０２は、Ｘ軸方向に延伸するように形成されており、反転可能な磁化を有している。この磁化反転領域１０２は、固定層１２と対向するように形成されている。言い換えれば、磁化反転領域１０２の一部が、トンネルバリア層１１を介して固定層１２に接続されている。これら第１磁化固定領域１０１、第２磁化固定領域１０３、及び磁化反転領域１０２は、同一平面（ＸＹ面に平行な面）上に形成されている。
【００２７】
図５Ａ及び図５Ｂは、磁気記録層１０の形状を示す上面図である。第１実施例においては、第１磁化固定領域１０１と第２磁化固定領域１０３は、Ｙ軸方向に沿って互いに略平行となるように形成されている。磁化反転領域１０２は、第１磁化固定領域１０１と第２磁化固定領域１０３との間をつなぐように、Ｘ軸方向に沿って形成されている。第１磁化固定領域１０１と磁化反転領域１０２は、第１境界２１において互いに接触しており、第２磁化固定領域１０３と磁化反転領域１０２は、第２境界２２において互いに接触している。磁化反転領域１０２において、第１境界２１と第２境界２２は、対向するように位置している。言い換えれば、図５Ａ及び図５Ｂに示されているように、第１、第２磁化固定領域１０１、１０３、及び磁化反転領域１０２は、“Ｕ字状”、又は、“凹形状”に形成されている。図５Ａ及び図５Ｂには、各領域の磁化の向きも矢印によって示されている。更に、固定層１２の投影及びその磁化の向きも、点線及び点線矢印によって示されている。ここで、固定層１２の磁化方向４は−Ｘ軸方向に固定されているとする。また、第１磁化固定領域１０１の磁化１は、−Ｙ軸方向に固定されており、磁化１の向きは、第１境界２１に向かう方向である。同様に第２磁化固定領域１０３の磁化２も、第２境界２２に向かう方向である。つまり、第１磁化固定領域１０１と第２磁化固定領域１０３は共に、それらの磁化の向きが磁化反転領域１０２に向かうように形成されている。
【００２８】
一方、磁化反転領域１０２は、その磁化３が＋Ｘ軸方向あるいは−Ｘ軸方向に反転可能であるように形成される。つまり、磁化反転領域１０２の磁化３は、固定層１２の磁化と平行あるいは反平行になることが許される。磁化反転領域１０２の磁化３が＋Ｘ軸方向の場合、すなわち、その磁化が第２境界２２へ向いている場合、第１磁化固定領域１０１が１つの磁区（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｄｏｍａｉｎ）を形成し、磁化反転領域１０２と第２磁化固定領域１０３が別の磁区を形成する。つまり、第２境界２２に磁壁（ＤＷ）が形成される。一方、磁化反転領域１０２の磁化方向３が−Ｘ軸方向の場合、すなわち、その磁化が第１境界２１へ向いている場合、第２磁化固定領域１０３と磁化反転領域１０２が１つの磁区を形成し、第１磁化固定領域１０１が別の磁区を形成する。つまり、第１境界２１に磁壁（ＤＷ）が形成される。このように、磁化反転領域１０２の磁化は、第１境界２１あるいは第２境界２２へ向き、磁気記録層１０において、磁壁（ＤＷ）が第１境界２１あるいは第２境界２２に形成される。本実施例では、磁化反転領域の磁化の方向が＋Ｘ軸方向である状態がデータ「１」に対応付けられ、磁化反転領域の磁化の向きが−Ｘ軸方向である状態がデータ「０」に対応付けられている。
【００２９】
磁気記録層１０に記録されているデータの読み出しにはＴＭＲ効果が利用される。データ読み出し時には、読み出し電流が固定層１２と磁化反転領域１０２との間を流れるように供給される。読み出し電流は、例えば、第１磁化固定領域１０１と第２磁化固定領域１０３のいずれかから、磁化反転領域１０２及びトンネルバリア層１１を経由して、固定層１２へ流れ、さらに固定層１２の上に形成された読み出し配線３５に流れる。あるいは、読み出し電流は、読み出し配線３５から固定層１２を通り、トンネルバリア層１１及び磁化反転領域１０２を経由して、第１磁化固定領域１０１と第２磁化固定領域１０３のいずれかへ流れる。その読み出し電流、又はその読み出し電流によって生成された電圧に基づいて磁化反転領域１０２の磁化３の方向、即ち、磁気記録層１０に記録されているデータがセンスされる。
【００３０】
磁気記録層１０へのデータの書き込みは、磁気記録層１０へ書き込み電流を流すことにより行われる。具体的には、データ「０」の書き込み時には（以下、「第１書き込み動作」という。）、図５Ａに示されているように、書き込み電流ＩＷ１が、第１磁化固定領域１０１から磁化反転領域１０２を通って第２磁化固定領域１０３に流される。この場合、磁化反転領域１０２には、第２磁化固定領域１０３から電子（スピン偏極電子）が注入される。注入された電子のスピンは、磁化反転領域１０２の磁気モーメントに影響を及ぼす。その結果、磁化反転領域１０２の磁化の向きが、−Ｘ軸方向へスイッチする。これは、スピントランスファー効果による磁化反転を利用したことによる。
【００３１】
一方、データ「１」の書き込み時には（以下、「第２書き込み動作」という）、図５Ｂに示されているように、書き込み電流ＩＷ２が、第２磁化固定領域１０３から磁化反転領域１０２を通って第１磁化固定領域１０１に流される。この場合、磁化反転領域１０２には、第１磁化固定領域１０１から電子が注入される。その結果、磁化反転領域１０２の磁化が反転し、その磁化の向きが＋Ｘ軸方向に変わる。
【００３２】
本実施例においては、図４Ａに示されているように、第１配線３１及び第１ビアコンタクト３２が磁気記録層１０の上方に形成され、第２配線３４及び第２ビアコンタクト３３が磁気記録層１０の下方に形成されていることに留意されたい。この構造であることで、データ書き込み時における磁化反転領域１０２の磁化の反転がスピントランスファー効果に加えて電流磁界によるアシスト効果を利用することができ、より効率よくデータ書き込みができる。
【００３３】
以下では、本構造における書き込み動作、特に、電流磁界によるアシスト効果について図４Ａ、図５Ａ、及び図５Ｂを用いて詳細に説明する。
【００３４】
まず、第１書き込み動作時（図５Ａ）では、書き込み電流ＩＷ１が第１配線３１から第１ビアコンタクト３２を通り、磁気記録層１０の第１磁化固定領域１０１、磁化反転領域１０２、第２磁化固定領域１０３の順に流れ、さらには第２ビアコンタクト３３を通って第２配線３４へと流れる。このとき、上述したようにスピントランスファー効果により第２境界２２にある磁壁が第１境界２１のほうへ移動しようとする。つまり、磁化反転領域１０２の磁化の向きは＋Ｘ方向から−Ｘ方向へ変わろうとする。ここで、書き込み電流ＩＷ１が第２ビアコンタクト３３に流れる際に発生するビア電流磁界ＨＶ１の向きは第２境界２２近傍において−Ｘ方向となる。従って、前記スピントランスファー効果と併せて第２ビアコンタクト３３による第１ビア電流磁界ＨＶ１が第２境界２２にある磁壁（ＤＷ）を第１境界２１へ移動させる働きを持つことになる。
【００３５】
一方、第２書き込み動作時（図５Ｂ）では、書き込み電流ＩＷ２が第２配線３４から第２ビアコンタクト３３を通り、磁気記録層１０の第２磁化固定領域１０３、磁化反転領域１０２、第１磁化固定領域１０１の順に流れ、さらには第１ビアコンタクト３２を通って第１配線３１へと流れる。このとき、上述したようにスピントランスファー効果により第１境界２１にある磁壁（ＤＷ）が第２境界２２のほうへ移動しようとする。つまり、磁化反転領域１０２の磁化の向きは−Ｘ方向から＋Ｘ方向へ変わろうとする。ここで、書き込み電流ＩＷ２が第１ビアコンタクト３２に流れる際に発生する第２ビア電流磁界ＨＶ２の向きは第１境界２１近傍において＋Ｘ方向となる。従って、前記スピントランスファー効果と併せて第１ビアコンタクト３２による第２ビア電流磁界ＨＶ２が第１境界２１にある磁壁（ＤＷ）を第２境界２２へ移動させる働きを持つことになる。
【００３６】
このように第１ビアコンタクト３２及び第１配線３１と第２ビアコンタクト３３及び第２配線３４が、磁気記録層１０へのデータ書き込み動作時に第１ビアコンタクト３２或いは第２ビアコンタクト３３に流れる書き込み電流により発生する電流磁界が常に磁化反転領域１０２にある磁壁（ＤＷ）の移動をアシストする方向に印加されることが本発明による磁気抵抗効果素子２００の特徴である。従って、図４Ａに示した構造に限らず係る目的を達成する構造であればよい。例えば、第１磁化固定領域１０１及び第２磁化固定領域１０３の磁化方向１、２が共に磁化反転領域１０２から離れる方向に固定されている場合においては、第１配線３１及び第１ビアコンタクト３２が磁気記録層１０の下方側に配置され、第２配線３４及び第２ビアコンタクト３３が磁気記録層１０の上方側に配置されることとなる。
【００３７】
（第２実施例）
図６Ａは、第２実施例に係る磁気抵抗効果素子２００の構成の一例を示している。磁気抵抗効果素子２００は、磁気記録層１０、トンネルバリア層１１及び固定層１２を備えている。これらの層構成については第１実施例と同じである。また選択用トランジスタ部分３０１の構成についても第１実施例と同じであるのでここでは省略する。
【００３８】
図６Ａに示されるように、第２実施例では、磁気記録層１０が、磁化反転してデータの記録を行う強磁性層８と、強磁性層８に隣接して下側に積層されたシード層９から構成される。このシード層９は、強磁性層８の軟磁気特性を安定に発現させる目的で形成される。シード層９としては、例えば、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、チタン（Ｔｉ）等が用いられ、そのシート抵抗が固定層１２より大きくなるように膜厚等が決定される。
【００３９】
第２実施例においては、磁気記録層１０の上に、固定層１２とは別に、第１磁化固定領域１０１を被覆するように第２固定層１６が積層される。図６Ｂを参照して、一実施例では、第２固定層１６は磁化反転領域１０２上に形成されている固定層１２と同一工程にて成膜される。即ち、磁化反転領域１０２上に固定層１２をパターニングする工程にて、第２固定層１６も形成される。この場合には、第２固定層１６と磁気記録層１０の間に絶縁性のトンネルバリア層１１Ａが形成されてしまう。後述の通り、第２固定層１６は、書き込み電流が流される経路として使用されるので、トンネルバリア層１１Ａは、後の工程にて絶縁性を消失させることが必要である。具体的には、第１ビアコンタクト３２の形成工程において、ビアエッチングプロセス時にオーバーエッチングを行われる。第２固定層１６がエッチング時のプラズマに直接照射されることでそのダメージ効果により第２固定層１６直下のトンネルバリア層１１Ａが絶縁破壊される。この工程により、第２固定層１６は第１磁化固定領域と電気的に接続される。
【００４０】
第２固定層１６は、単なる導電層として機能するので、図６Ｃに示されているように、第２固定層１６の代わりに非磁性の金属膜でキャップ層１３が形成されることも可能である。一実施例では、磁気記録層１０及び磁化反転領域１０２上の固定層１２を形成した後にキャップ層１３がスパッタ法などで成膜され、第１磁化固定領域１０１近傍にのみ残すようにパターニングされる。このような工程によれば、図６Ｄに示されているように、キャップ層１３と磁気記録層１０の間にトンネルバリア層１１Ａが残存してしまうことがある。図６Ｂの構造と同様に、このトンネルバリア層１１Ａは後の工程にて絶縁破壊され、これにより、キャップ層１３と第１磁化固定領域１０１とが電気的に接続される。キャップ層１３としては、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等が用いられ、そのシート抵抗が固定層１２と略等しくなるように膜厚等が決定される。
【００４１】
第２実施例における磁気抵抗効果素子２００へのデータ書き込み動作について図７Ａ、図７Ｂを参照して以下に詳細に説明する。なお、図７Ａ、図７Ｂでは固定層１２は図示されていない。
【００４２】
本実施例における書き込み動作において留意すべきことは、書き込み電流が強磁性層８の下に形成されたシード層９に分流することである。シード層９は、強磁性層８の軟磁気特性を安定化させるために必要な層であるが、シード層９へ分流した電流はスピントランスファー効果の働きがない。シード層９に分流された電流は、直接的には、磁化を反転させる作用がない。
【００４３】
その一方で、発明者の検討によれば、シード層９に分流された電流は、積極的に磁壁移動のアシストに利用することが可能である。ただし、シード層９に分流された電流は、第１書き込み動作時（即ち、書き込み電流が第１磁化固定領域１０１から第２磁化固定領域１０３に流される場合）にしか磁壁移動のアシストに利用できない。第２書き込み動作時（即ち、書き込み電流が第２磁化固定領域１０３から第１磁化固定領域１０１に流される場合）においては、シード層９に分流により発生する磁界は第１磁化固定層１０１の磁化の向きと反対方向であり、第１境界２１にある磁壁（ＤＷ）を第２境界２２へ移動させる作用は生じない。そこで、本実施例では、第１磁化固定領域１０１の上に形成された第２固定層１６に書き込み電流を分流させ、その分流による電流磁界を利用する。以下、詳細に説明する。
【００４４】
まず、第１書き込み動作時では、書き込み電流ＩＷ１が第１配線３１から第１ビアコンタクト３２を通り、更に、磁気記録層１０の第１磁化固定領域１０１、磁化反転領域１０２、第２磁化固定領域１０３の順に流れる。書き込み電流ＩＷ１が磁化反転領域１０２及び第２磁化固定領域１０３内を流れる際、その一部分が強磁性層８の下に積層されたシード層９に分流する。分流する電流の大きさはシード層９と強磁性層８のシート抵抗の比により決定される。一方、第１磁化固定領域１０１においては、書き込み電流ＩＷ１は、その一部が第１磁化固定領域１０１の直上に形成された第２固定層１６に分流する。これは、書き込み電流ＩＷ１が第１ビアコンタクト３２から流れる際にまず第２固定層１６に流れる構造となっていることに加え、第２固定層１６のシート抵抗がシード層９のシート抵抗より小さくなるように設計されているため、電流経路としては第２固定層１６への分流が大部分を占めることによる。従って、第書き込み電流ＩＷ１が磁気記録層内を流れる際、第１磁化固定領域１０１直上にある第２固定層１６が形成された領域においては第２固定層１６に分流し、磁化反転領域１０２及び第２磁化固定領域１０３ではシード層９に分流する。なお、磁化反転領域１０２上に形成された固定層１２は磁気記録層１０との間にトンネルバリア層１１があることにより、書き込み電流ＩＷ１の分流は生じない。
【００４５】
第１書き込み動作では、スピントランスファー効果により第２境界２２にある磁壁（ＤＷ）が第１境界２１のほうへ移動しようとする。つまり、磁化反転領域１０２の磁化の向きは＋Ｘ方向から−Ｘ方向へ変わろうとする。ここで、書き込み電流ＩＷ１は、第２境界２２付近においては、強磁性層８に流れる主流とシード層９に流れる分流とに分かれている。シード層９への分流成分は強磁性層８中を流れていないためスピントランスファー効果は生じない。しかしながら、シード層９に分流する電流により発生する第１シード層電流磁界ＨＳ１は第２境界２２から磁化反転領域１０２にかかる領域では第２磁化固定領域１０３の磁化方向２と同じ方向になる。従って、シード層電流磁界ＨＳ１により第２磁化固定領域１０３の磁区が磁化反転領域１０２に引き伸ばされることになり、言い換えれば、第２境界２２にある磁壁（ＤＷ）を第１境界２１のほうへ移動させる作用をもたらすことになる。この効果により、シード層電流磁界ＨＳ１は、第２境界２２にある磁壁（ＤＷ）の第１境界２１への移動をアシストすることになる。
【００４６】
一方、第２書き込み動作時では、書き込み電流ＩＷ２が第２配線３４から第２ビアコンタクト３３を通り、磁気記録層１０の第２磁化固定領域１０３、磁化反転領域１０２、第１磁化固定領域１０１の順に流れる。書き込み電流ＩＷ２が磁化反転領域１０２及び第２磁化固定領域１０３内を流れる際、強磁性層８の下に積層されたシード層９に分流する。分流する量はシード層９と強磁性層８のシート抵抗の比により決定される。一方、第１磁化固定領域１０１においては、書き込み電流ＩＷ２は第１磁化固定領域１０１の直上に形成された第２固定層１６に分流する。これは、書き込み電流ＩＷ２が第１磁化固定領域１０１から第１ビアコンタクト３２へ流れる際に、第２固定層１６を通って流れる構造となっていることに加え、第２固定層１６のシート抵抗がシード層９のシート抵抗より小さくなるように設計されているためである。書き込み電流ＩＷ２の電流経路としては第２固定層１６への分流が大部分を占めることによる。従って、書き込み電流ＩＷ２が磁気記録層１０を流れる際、第１磁化固定領域１０１直上にある第２固定層１６が形成された領域においては第２固定層１６に分流し、磁化反転領域１０２及び第２磁化固定領域１０３ではシード層９に分流する。なお、磁化反転領域１０２上に形成された固定層１２は磁気記録層１０との間にトンネルバリア層１１があることにより、書き込み電流ＩＷ２の分流は生じない。
【００４７】
第２書き込み動作では、スピントランスファー効果により第１境界２１にある磁壁（ＤＷ）が第２境界２２のほうへ移動しようとする。つまり、磁化反転領域１０２の磁化の向きは−Ｘ方向から＋Ｘ方向へ変わろうとする。ここで、書き込み電流ＩＷ２は、第１境界２１付近においては、強磁性層８に流れる主流と第２固定層１６に流れる分流とに分かれている。第２固定層１６への分流成分は強磁性層８を流れていないためスピントランスファー効果は生じない。しかしながら、第２固定層１６に分流する電流により発生する固定層電流磁界ＨＰ２は、第１境界２１から磁化反転領域１０２にかかる領域では第１磁化固定領域１０１の磁化１と同じ方向になる。従って、第２固定層電流磁界ＨＰ２により第１磁化固定領域１０１の磁区が磁化反転領域１０２に引き伸ばされることになり、言い換えれば、第１境界２１にある磁壁（ＤＷ）を第２境界２２のほうへ移動させる作用をもたらすことになる。この効果により、第２固定層電流磁界ＨＰ２が第１境界２１にある磁壁（ＤＷ）の第２境界２２への移動をアシストすることになる。
【００４８】
以上に説明されているように、本実施例では、磁気抵抗効果素子２００は、磁気記録層１０に隣接して積層されたシード層９又は第２固定層１６への書き込み電流の分流により発生する電流磁界が、第１磁化固定領域１０１又は第２磁化固定領域１０３の磁化の向きと同じ方向に印加される。このため、第１境界２１或いは第２境界２２にある磁壁（ＤＷ）は、磁化反転領域１０２側に押し出される。磁化反転領域１０２内での磁壁（ＤＷ）の移動には、スピントランスファー効果に加え、第１ビアコンタクト３２或いは第２ビアコンタクト３３を流れる電流による電流磁界を併せた効果が利用されることになる。
【００４９】
磁気抵抗効果素子２００の構成は、図６Ａ〜図６Ｄに示された構造に限られない。本実施例の目的を達成する構造は、様々なものが考えられる。例えば、第１磁化固定領域１０１及び第２磁化固定領域１０３の磁化の向きが共に磁化反転領域１０２から離れる方向に固定されている場合においては、第１配線３１及び第１ビアコンタクト３２が磁気記録層１０の下方側に配置され、第２配線３４及び第２ビアコンタクト３３が磁気記録層１０の上方側に配置されることとなる。それに伴い、第２磁化固定領域１０３直上の第２ビアコンタクト３３から第２境界２２にかかる領域に第２固定層１６又は固定層１２とは別工程にて形成されたキャップ層１３が配置される。
【００５０】
（第３実施例）
図８は、第３実施例の磁気抵抗効果素子２００の構成の一例を示している。磁気抵抗効果素子２００は、磁気記録層１０と、トンネルバリア層１１と、固定層１２とを備えている。これらの層構成については第１実施例と同じである。また、選択用トランジスタ部分３０１の構成についても第１実施例と同じであるのでここでは省略する。
【００５１】
本実施例においては、図８に示されているように、第１配線３１及び第１ビアコンタクト３２が磁気記録層１０の上方に形成され、第２配線３４及び第２ビアコンタクト３３が磁気記録層１０の下方に形成されている。本実施例では、さらに、第１配線３１は、その長手方向が第１磁化固定領域１０１の磁化１と略平行な方向であるように配置されている。同様に、第２配線３４についても、その長手方向が第２磁化固定領域１０３の磁化方向２と略平行な方向に配置されている。この構造であることで、データ書き込み時における磁化反転領域１０２の磁化の反転がスピントランスファー効果に加えて第１配線３１及び第２配線３４から生じる電流磁界によるアシスト効果を利用することができ、より効率よくデータ書き込みができる。
【００５２】
本構造における書き込み動作について図９Ａ、図９Ｂを用いて詳細に述べる。
まず、第１書き込み動作時では、図９Ａに示されているように、書き込み電流ＩＷ１が第１配線３１から第１ビアコンタクト３２を通って磁気記録層１０内を第１磁化固定領域１０１、磁化反転領域１０２、第２磁化固定領域１０３の順に流れ、さらには第２ビアコンタクト３３を通って第２配線３４へと流れる。このとき、上述したようにスピントランスファー効果により第２境界２２にある磁壁（ＤＷ）が第１境界２１のほうへ移動しようとする。つまり、磁化反転領域１０２の磁化の向きは＋Ｘ方向から−Ｘ方向へ変わろうとする。ここで、書き込み電流ＩＷ１が第２配線３４に流れる際に発生する配線電流磁界ＨＬ１の向きは第２境界２２近傍において−Ｘ方向となる。従って、前記スピントランスファー効果と併せて第２配線３４による配線電流磁界ＨＬ１が第２境界２２にある磁壁（ＤＷ）を第１境界２１へ移動させる働きを持つことになる。また、先に述べた第１の実施形態と同様に、書き込み電流ＩＷ１が第２ビアコンタクト３３に流れる際に生じる第１ビア電流磁界ＨＶ１についても第２境界２２近傍においてその向きは−Ｘ方向となり、第１ビア電流磁界ＨＶ１も第２境界２２にある磁壁（ＤＷ）を第１境界２１へ移動させる働きを持つことになる。従って、本実施形態においては、スピントランスファー効果に加えて第２ビアコンタクト３３及び第２配線３４のそれぞれの電流磁界の合成が磁壁移動をアシストすることになり、より一層磁壁移動を容易にする。
【００５３】
次に、第２書き込み動作時では、図９Ｂに示されているように、書き込み電流ＩＷ２が第２配線３４から第２ビアコンタクト３３を通って磁気記録層内を第２磁化固定領域１０３、磁化反転領域１０２、第１磁化固定領域１０１の順に流れ、さらには第１ビアコンタクト３２を通って第１配線３１へと流れる。このとき、上述したようにスピントランスファー効果により第１境界２１にある磁壁（ＤＷ）が第２境界２２のほうへ移動しようとする。つまり、磁化反転領域１０２の磁化の向きは−Ｘ方向から＋Ｘ方向へ変わろうとする。ここで、書き込み電流ＩＷ２が第１配線３１に流れる際に発生する第２配線電流磁界ＨＬ２の向きは第１境界２１近傍において＋Ｘ方向となる。従って、前記スピントランスファー効果と併せて第１配線３１による第２配線電流磁界ＨＬ２が第１境界２１にある磁壁（ＤＷ）を第２境界２２へ移動させる働きを持つことになる。また、先に述べた第１の実施形態と同様に、書き込み電流ＩＷ２が第１ビアコンタクト３２に流れる際に生じる第２ビア電流磁界ＨＶ２についても第１境界２１近傍においてその向きは−Ｘ方向となり、第２ビア電流磁界ＨＶ２も第１境界２１にある磁壁（ＤＷ）を第２境界２２へ移動させる働きを持つことになる。従って、本実施形態においては、スピントランスファー効果に加えて第１ビアコンタクト３２及び第１配線３１のそれぞれの電流磁界の合成が磁壁移動をアシストすることになり、より一層磁壁移動を容易にする。
【００５４】
このように、本実施例では、第１ビアコンタクト３２及び第１配線３１と第２ビアコンタクト３３及び第２配線３４に流される書き込み電流により発生する電流磁界が、常に磁化反転領域１０２にある磁壁（ＤＷ）の移動をアシストする方向に印加される。
【００５５】
本実施例の目的を達成する構造は、図８に示した構造に限定されず、様々なものが考えられる。例えば、第１磁化固定領域１０１及び第２磁化固定領域１０３の磁化１、２の方向が共に磁化反転領域１０２から離れる方向に固定されている場合においては、第１配線３１及び第１ビアコンタクト３２が磁気記録層１０の下方側に配置され、第２配線３４及び第２ビアコンタクト３３が磁気記録層１０の上方側に配置される。さらには、第１磁化固定領域１０１及び第２磁化固定領域１０３の磁化１、２の方向が互いに逆方向になるように磁気記録層１０が形成される（例えば、第１磁化固定領域１０１、磁化反転領域１０２、及び第２磁化固定領域１０３が直線上に配置される）ことも可能である。即ち、磁気記録層１０の形状は、“Ｕ字状”、又は、“凹形状”でなくてもよい。
【００５６】
（第４実施例）
図１０は、第４実施例に係る磁気抵抗効果素子２００の構造の一例を示している。磁気抵抗効果素子２００は、磁気記録層１０と、トンネルバリア層１１と、固定層１２とを備えている。これらの層構成については第１実施例と同じである。選択用トランジスタ部分３０１の構成についても第１実施例と同じであるのでここでは省略する。
【００５７】
第４実施例では、図１０に示されているように第１配線３１及び第１ビアコンタクト３２が磁気記録層１０の下方に形成され、第２配線３４及び第２ビアコンタクト３３が磁気記録層１０の上方に形成されている。本実施例では、さらに、第１配線３１が、その長手方向が第１磁化固定領域１０１の磁化１の方向と略平行になるように配置されていると共に、その幅が磁気記録層１０全体よりも広くなっている。同様に、第２配線３４についても、その長手方向が第２磁化固定領域１０３の磁化２の方向と略平行な方向に配置されていると共に、その幅が磁気記録層１０全体より広くなっている。これにより、第１配線３１及び第２配線３４が磁気記録層１０の上下を覆い、対向するように配置される。第１配線３１及び第２配線３４は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）などの電気抵抗の小さい材料によって形成されており、これらの材料は熱伝導性が高い。従って、磁気記録層１０へのデータ書き込み時に磁気記録層１０に流す書き込み電流によって発生する熱を、磁気記録層１０の上下に配置された第１配線３１及び第２配線３４が吸熱構造体の役割を果たすことで、磁気記録層１０の温度上昇を抑え、安定した書き込み動作を行うことができる。また、第４実施例の磁気抵抗効果素子２００は、先に述べた第３実施例と同様に、データ書き込み時における磁化反転領域１０２の磁化の反転がスピントランスファー効果に加えて配線及びビアコンタクトで生じる電流磁界によるアシスト効果を利用することができ、より効率よくデータ書き込みができるように構成されている。
【００５８】
（第５実施例）
以上に記載されている第３及び第４実施例において、第１配線３１及び第２配線３４と磁気記録層１０との距離を近づけることは、その電流磁界をより効率的に磁気記録層１０に印加してアシスト効果を高める点、及び吸熱構造体により効率よく熱を吸収させる点において有効である。以下では、第１配線３１及び第２配線３４と磁気記録層１０の距離を近づけるための具体的な製造方法について図１１Ａ〜１１Ｇ、図１２Ａ〜１２Ｄを参照しながら説明する。
【００５９】
図１１Ａ〜１１Ｇは、第２ビアコンタクト３３及び第２配線３４の好適な形成工程を示す断面図である。ここでは第２配線３４が、ダマシン技術によって銅（Ｃｕ）により形成される場合について説明する。図１１Ａに示されているように、選択トランジスタ（ＮＭＯＳトランジスタ４３ａ）に電気的に接続されたビアコンタクト５４を被覆するように絶縁層５７が積層される。絶縁層５７は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜５８と窒化シリコン（ＳｉＮ）膜５９の２層構成になっている。更に、絶縁膜５７の上に、第１配線３１のパターン形状に対応するパターン形状を有するフォトレジスト９０が形成される。フォトレジスト９０の形成の後、図１１Ｂに示されているように、フォトレジスト９０に覆われていない部分の絶縁層５７が、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによりエッチングされ、絶縁層５７に、第２配線３４を形成するための溝が形成される。絶縁層５７のエッチングは、ビアコンタクト５４が露出されるように行われる。詳細には、反応性エッチングにより酸化シリコン膜５８のみが選択的にエッチングされて窒化シリコン膜５９が露出される。続いて、フォトレジスト９０がアッシングにより除去され、引き続いて窒化シリコン膜５９がエッチングされる。このプロセスによりアッシング工程においてビアコンタクト５４が酸化されるのを防ぐことができる。
【００６０】
その後、図１１Ｃに示されているように、Ｃｕシード層６０として約２０ｎｍの銅（Ｃｕ）膜がスパッタリング法により成膜される。このＣｕシード層６０は、その後に電気メッキ法により銅（Ｃｕ）をメッキするときの膜成長を助ける役割がある。このため、Ｃｕシード層６０の形成では、絶縁層５７に形成された溝の底面及び側壁部分にもスパッタされるようにスパッタ条件が決定される。Ｃｕシード層６０をスパッタによって形成した後、電気メッキ法にてＣｕ膜６１が形成される。この工程により、第２配線３４を形成するための溝は、完全にＣｕシード膜６０及びＣｕ膜６１で埋められる。
【００６１】
続いて、図１１Ｄに示されているように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により、Ｃｕシード層６０及びＣｕ膜６１のうち、第２配線３４を形成するための溝の外部に形成された部分が除去される。これにより、第２配線３４の形成が完了する。
【００６２】
続いて、第２配線３４及び絶縁層５７を被覆するように絶縁層６２が積層され、この絶縁層６２の上に第２ビアコンタクト３３を形成するためのフォトレジスト９１が形成される。絶縁層６２は酸化シリコン膜６３と窒化シリコン膜６４の２層構成になっている。
【００６３】
続いて、図１１Ｅに示されているように、酸化シリコン膜６３のうちのフォトレジスト９１で被覆されていない部分が反応性イオンエッチング等でエッチングされた後、フォトレジスト９１がアッシングで除去される。その後、窒化シリコン膜６４が、反応性イオンエッチングにより第２配線３４が露出されるまでエッチングされ、これにより、第２コンタクトビア３３を形成するための開口が形成される。その後、Ｃｕシード層６５として約２０ｎｍの銅（Ｃｕ）膜がスパッタリング法により成膜される。このＣｕシード層６５は、その後に電気メッキ法により銅（Ｃｕ）をメッキするときの膜成長を助ける役割がある。このため、Ｃｕシード層６５の形成においては、絶縁層６２に形成された開口の底面及び側壁部分にもスパッタされるようにスパッタ条件が決定される。Ｃｕシード層６５をスパッタによって形成した後、電気メッキ法にてＣｕ膜６６が形成される。この工程により、第２コンタクトビア３３が形成される開口は、Ｃｕシード層６５とＣｕ膜６６とで完全に埋められる。
【００６４】
その後、図１１Ｆに示されているように、Ｃｕシード層６５とＣｕ膜６６のうち第２コンタクトビア３３が形成される開口の外部に位置する部分がＣＭＰによって除去される。このＣＭＰ工程によって絶縁層６２も、その表面部分がエッチングされる。第２配線３４と磁気記録層１０との距離はこの絶縁層６２の最終的な膜厚となるため、第２配線３４と磁気記録層１０の距離を近づけるために、ＣＭＰを長く行うことで絶縁層６２の膜厚を薄くすることが望ましい。しかしながら、このＣＭＰ工程は、Ｃｕシード層６５とＣｕ膜６６をエッチングする目的で行われているため、ＣＭＰ時間を長くすると、第２ビアコンタクト３３に埋め込まれたＣｕ膜６６がオーバーエッチングされ、最悪の場合、第２配線３４と磁気記録層１０との間の電気的接続が不良となる場合がある。そこで、ＣＭＰ工程にてオーバーエッチングを行った後に、導電性のカバー膜６７がスパッタリング法にて成膜される。カバー膜６７は、例えばタンタル（Ｔａ）で形成される。カバー膜６７の膜厚は、ＣＭＰのオーバーエッチングにより削られるＣｕ膜６６の部分の厚さより厚くされる。これにより、第２ビアコンタクト３３のＣｕ膜６６のオーバーエッチによる段差を完全に解消することができる。
【００６５】
次に、図１１Ｇに示されているように、カバー膜６７がＣＭＰによりエッチングされる。このとき、絶縁層６２の酸化シリコン膜６４とカバー膜６７のＣＭＰレートがほぼ同一になる条件にてＣＭＰを行うことで、絶縁層６２とカバー膜６７の上面をほぼ平坦且つ面一（coplanar）にすることができる。カバー膜６７に使用する材料は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）とほぼ同じＣＭＰレートでＣＭＰを行うことが可能であること、及びＣＭＰ後の膜表面の平坦性が酸化シリコン（ＳｉＯ２）と同等になるように選択されることが望ましい。本実施例ではカバー膜６７としてタンタル（Ｔａ）が使用されているが、カバー膜６７は、他の金属材料、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）やチタン（Ｔｉ）などで形成されてもよい。
【００６６】
このような製造方法によれば、カバー膜６７（及び絶縁層６２）に対してＣＭＰが行われる時間を適切に調節することにより、第２配線３４と磁気記録層１０の間の距離を近づけることができる。
【００６７】
図１２Ａ〜１２Ｄに示されているように、第１配線３１を磁気記録層１０に近づける場合についても、同様のプロセスを用いることでできる。即ち、図１２Ａに示されているように、磁気抵抗効果素子２００の形成の後、絶縁層６８がスパッタ法或いはＣＶＤ法により成膜される。絶縁層６８は酸化シリコン膜６９と窒化シリコン膜７０の２層構成となっている。続いて、ＣＭＰにより絶縁層６８が平坦化される。図には示していないが、磁気抵抗効果素子２００の上にはデータ読み出し用の配線がタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）などの材料を用いて配置されており、絶縁層６８は、この配線も覆うように成膜される。更に、第１ビアコンタクト３２を形成するためのフォトレジスト９２が形成される。フォトレジスト９２には、第１ビアコンタクト３２を形成すべき位置に開口が形成される。
【００６８】
続いて、図１２Ｂに示されているように、フォトレジスト９２をマスクとしてＲＩＥなどにより絶縁層６８の酸化シリコン膜６９を選択エッチングする。その後、フォトレジスト９２をアッシングなどにより除去した後、窒化シリコン膜７０及びトンネルバリア層１１をＲＩＥなどによりエッチングして磁気記録層１０に到達する開口を形成する。次に、形成された開口を、銅によって埋め込む工程が行われる。この工程は第２ビアコンタクト３３を形成する場合と同じプロセスで行われる。即ち、Ｃｕシード膜７１がスパッタ法によって形成され、更に電気めっき法によって銅膜７２が形成され、これにより、絶縁層６８に形成された開口が埋め込まれる。
【００６９】
続いて、図１２Ｃに示されているように、Ｃｕシード膜７１と銅膜７２のうち開口の外部にある部分がＣＰＭによって除去される。このとき、Ｃｕシード膜７１と銅膜７２をＣＭＰによりエッチングする際にオーバーエッチングを行うことで絶縁層６８もエッチングされ、磁気記録層１０と絶縁層６８の上に形成される第２配線３４との距離を近づけることができる。ここでも、オーバーエッチングによって第１ビアコンタクト３２の銅膜７１の膜減りが生じる。この問題を回避するために、ＣＭＰの後、導電性のカバー膜７３がスパッタ法などにより成膜される。カバー膜７３は、例えばタンタル（Ｔａ）で形成される。カバー膜７３の膜厚を、ＣＭＰのオーバーエッチングにより削られた銅膜７２の厚さより厚くすることで、第１ビアコンタクト３２の銅膜７２のオーバーエッチによる段差を完全に解消することができる。
【００７０】
続いて、図１２Ｄに示されているように、次に、このカバー膜７３がＣＭＰによりエッチングされる。これにより、カバー膜７３のうち絶縁層６８に形成された開口の外部にある部分が除去される。カバー膜７３のＣＭＰによるエッチングの際に、絶縁層６８の酸化シリコン膜６９とカバー膜７３のＣＭＰレートがほぼ均一になる条件にてＣＭＰを行うことで、絶縁層６８とカバー膜７３の上面を、ほぼ平坦、且つ面一にすることができる。カバー膜６７に使用する材料は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）とほぼ同じＣＭＰレートでＣＭＰを行うことが可能であること、及びＣＭＰ後の膜表面の平坦性が酸化シリコン（ＳｉＯ２）と同等になるように選択されることが望ましい。本実施例では、カバー膜７３がタンタルで形成されているが、他の材料、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）やチタン（Ｔｉ）などで形成されてもよい。
【００７１】
以上のようにして形成されたＣｕシード膜７１、銅膜７２、及びカバー膜７３が、第１ビアコンタクト３２として使用される。絶縁層６８の上には、この第１ビアコンタクト３２に接続されるように第１配線３１が接続される。
【００７２】
このような製造方法によれば、カバー膜７３（及び絶縁層６８）に対してＣＭＰが行われる時間を適切に調節することにより、第１配線３１と磁気記録層１０の間の距離を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、従来の磁壁移動型ＭＲＡＭの磁気抵抗効果素子の概略構成を示す鳥瞰図である。
【図２Ａ】図２Ａは、従来の磁壁移動型ＭＲＡＭにおけるデータ書き込み動作を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、従来の磁壁移動型ＭＲＡＭにおけるデータ書き込み動作を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施例の磁壁移動型ＭＲＡＭの構成を示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１実施例の磁壁移動型ＭＲＡＭの磁気抵抗効果素子の構成を示す鳥瞰図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１実施例の磁壁移動型ＭＲＡＭの磁気抵抗効果素子の構成を示す断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１実施例におけるデータ書き込み動作を示す平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１実施例におけるデータ書き込み動作を示す平面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の第２実施例の磁壁移動型ＭＲＡＭの磁気抵抗効果素子の構成を示す鳥瞰図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに図示された磁気抵抗効果素子の構成を示す断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の第２実施例の磁壁移動型ＭＲＡＭの磁気抵抗効果素子の他の構成を示す鳥瞰図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、図６Ｃに図示された磁気抵抗効果素子の構成を示す断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第２実施例におけるデータ書き込み動作を示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第２実施例におけるデータ書き込み動作を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の第３実施例の磁壁移動型ＭＲＡＭの磁気抵抗効果素子の構成を示す鳥瞰図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第３実施例におけるデータ書き込み動作を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第３実施例におけるデータ書き込み動作を示す平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４実施例の磁壁移動型ＭＲＡＭの磁気抵抗効果素子の構成を示す鳥瞰図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第２配線及び第２ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第２配線及び第２ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第２配線及び第２ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第２配線及び第２ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第２配線及び第２ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【図１１Ｆ】図１１Ｆは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第２配線及び第２ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【図１１Ｇ】図１１Ｇは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第１ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第１ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第１ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第１ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、本発明の第５実施例における磁壁移動型ＭＲＡＭの製造方法のうち、第１ビアコンタクトの形成工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１、２、３、４：磁化
８：強磁性層
９：シード層
１０：磁気記録層
１１：バリア層
１２：固定層
１３：キャップ層
１５：反強磁性層
１６：第２固定層
２１：第１境界
２２：第２境界
３１：第１配線
３２：第１ビアコンタクト
３３：第２ビアコンタクト
３４：第２配線
３５：読み出し配線
３６：ビアコンタクト
４１：半導体基板
４２：ＳＴＩ絶縁層
４３ａ、４３ｂ：ＮＭＯＳトランジスタ
４４ａ、４４ｂ：ゲート絶縁膜
４５ａ、４５ｂ：ゲート電極
４６ａ、４６ｂ：側壁絶縁層
４７ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂ：拡散層領域
４９ａ、４９ｂ：ビアコンタクト
５０ａ、５０ｂ：ビット線
５１：層間絶縁層
５２、５４：ビアコンタクト
５３、５５：中間層
６２、６８：絶縁層
５８、６４、６９：酸化シリコン膜
５９、６３、７０：窒化シリコン膜
６０、６５、７１：Ｃｕシード層
６１、６６、７２：Ｃｕメッキ膜
６７、７３：カバー膜
１０１：第１磁化固定領域
１０２：磁化反転領域
１０３：第２磁化固定領域
２００：磁気抵抗効果素子
３００：記憶素子部分
３０１：選択用トランジストタ部分
【図１】
2009081390.tif 000003
【図２Ａ】
2009081390.tif 000004
【図２Ｂ】
2009081390.tif 000005
【図３】
2009081390.tif 000006
【図４Ａ】
2009081390.tif 000007
【図４Ｂ】
2009081390.tif 000008
【図５Ａ】
2009081390.tif 000009
【図５Ｂ】
2009081390.tif 000010
【図６Ａ】
2009081390.tif 000011
【図６Ｂ】
2009081390.tif 000012
【図６Ｃ】
2009081390.tif 000013
【図６Ｄ】
2009081390.tif 000014
【図７Ａ】
2009081390.tif 000015
【図７Ｂ】
2009081390.tif 000016
【図８】
2009081390.tif 000017
【図９Ａ】
2009081390.tif 000018
【図９Ｂ】
2009081390.tif 000019
【図１０】
2009081390.tif 000020
【図１１Ａ】
2009081390.tif 000021
【図１１Ｂ】
2009081390.tif 000022
【図１１Ｃ】
2009081390.tif 000023
【図１１Ｄ】
2009081390.tif 000024
【図１１Ｅ】
2009081390.tif 000025
【図１１Ｆ】
2009081390.tif 000026
【図１１Ｇ】
2009081390.tif 000027
【図１２Ａ】
2009081390.tif 000028
【図１２Ｂ】
2009081390.tif 000029
【図１２Ｃ】
2009081390.tif 000030
【図１２Ｄ】
2009081390.tif 000031