(57)【要約】【課題】隣接するスピン注入型磁気抵抗効果素子に起因したディスターブ現象が発生し難い構成、構造を有する磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】磁気抵抗効果素子３０は、電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層５３が設けられた積層構造体５０を備えており、記録層５３の外縁部は、絶縁領域１７０を介して磁気シールド層１８０によって囲まれており、磁気シールド層１８０は、記録層５３の延在部５３Ａから構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層の外縁部が絶縁領域を介して磁気シールド層によって囲まれており、磁気シールド層は記録層の延在部から構成されている磁気抵抗効果素子の製造方法であって、
（Ａ）最上層に記録層が設けられた積層構造体を形成した後、積層構造体上に、記録層側から第１マスク層及び第２マスク層を形成し、
（Ｂ）第２マスク層及び第１マスク層をパターニングし、更に、パターニングされた第１マスク層にアンダーカット部を設けた後、
（Ｃ）第１マスク層のアンダーカット部の下方を除き、記録層上に保護層を形成し、次いで、
（Ｄ）保護層で覆われていない記録層の部分に絶縁化処理を施す、
各工程を含む磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２】
前記工程（Ｄ）における絶縁化処理は、保護層で覆われていない記録層の部分の酸化処理、フッ化処理、又は、窒化処理である請求項１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項３】
前記工程（Ｂ）において、反応性イオンエッチング法に基づきパターニングを行い、更に、パターニングされた第１マスク層にアンダーカット部を設ける請求項１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項４】
絶縁領域の幅は１０ｎｍ以上である請求項１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項５】
電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層の外縁部が絶縁領域を介して磁気シールド層によって囲まれており、磁気シールド層は記録層の延在部から構成されている磁気抵抗効果素子の製造方法であって、
（Ａ）最上層に記録層が設けられた積層構造体を形成した後、積層構造体上に、記録層側から第１マスク層及び第２マスク層を形成し、
（Ｂ）第２マスク層及び第１マスク層をパターニングし、更に、パターニングされた第１マスク層にアンダーカット部を設けた後、
（Ｃ）第１マスク層のアンダーカット部の下方を除き、記録層上に保護層を形成し、次いで、
（Ｄ）保護層で覆われていない記録層の部分を除去して絶縁領域を形成する、
各工程を含む磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項６】
前記工程（Ｄ）の後、
（Ｅ）記録層の除去された部分を絶縁材料にて埋め込み、絶縁領域を形成する、
工程を含む請求項５に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項７】
前記工程（Ｂ）において、反応性イオンエッチング法に基づきパターニングを行い、更に、パターニングされた第１マスク層にアンダーカット部を設ける請求項５に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項８】
絶縁領域の幅は１０ｎｍ以上である請求項５に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項９】
電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層の外縁部が絶縁領域を介して磁気シールド層によって囲まれており、磁気シールド層は記録層の延在部から構成されている磁気抵抗効果素子の製造方法であって、
（Ａ）記録層が設けられた積層構造体を形成し、次いで、積層構造体上にマスク層を形成し、且つ、マスク層に隣接した記録層の部分をその厚さ方向に一部分除去した後、
（Ｂ）マスク層に隣接した記録層の残された部分に絶縁化処理を施すことで、絶縁領域を形成する、
各工程を含む磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（Ｂ）において、磁気シールド層とすべき記録層の延在部の部分の表面領域にも、絶縁化処理を施す請求項９に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１１】
絶縁化処理は、マスク層に隣接した記録層の残された部分及び磁気シールド層とすべき記録層の延在部の部分の表面領域の酸化処理、フッ化処理、又は、窒化処理である請求項１０に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（Ａ）において、イオンミーリング法に基づき、積層構造体上にマスク層を形成し、且つ、マスク層に隣接した記録層の部分をその厚さ方向に一部分除去する請求項９に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１３】
絶縁領域の幅は１０ｎｍ以上である請求項９に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１４】
電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層の外縁部が絶縁領域を介して磁気シールド層によって囲まれており、磁気シールド層は記録層の延在部から構成されている磁気抵抗効果素子の製造方法であって、
（Ａ）記録層が設けられた積層構造体を形成し、次いで、積層構造体上にマスク層を形成し、且つ、マスク層に隣接した記録層の部分を除去した後、
（Ｂ）マスク層に隣接した記録層の除去された部分を絶縁材料で埋め込み、絶縁領域を形成する、
各工程を含む磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１５】
前記工程（Ａ）において、イオンミーリング法に基づき、積層構造体上にマスク層を形成し、且つ、マスク層に隣接した記録層の部分を除去する請求項１４に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１６】
絶縁領域の幅は１０ｎｍ以上である請求項１４に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１７】
電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層が設けられた積層構造体を備えており、
記録層の外縁部は、絶縁領域を介して磁気シールド層によって囲まれており、
磁気シールド層は、記録層の延在部から構成されている磁気抵抗効果素子。
【請求項１８】
絶縁領域は、記録層の外縁部に隣接した記録層の延在部の部分から成り、
該部分には絶縁化処理が施されている請求項１７に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１９】
絶縁化処理は、前記部分の酸化処理、フッ化処理、又は、窒化処理である請求項１８に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項２０】
絶縁領域は、記録層の外縁部に隣接した記録層の延在部の部分が酸化物、フッ化物又は窒化物にて置き換えられて成る請求項１７に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項２１】
絶縁領域の幅は１０ｎｍ以上である請求項１７に記載の磁気抵抗効果素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子及びその製造方法に関し、より具体的には、スピン注入型磁気抵抗効果素子（所謂スピンＲＡＭ）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信機器、特に携帯端末等の個人用小型機器の飛躍的な普及に伴い、これらを構成するメモリ素子やロジック素子の各種半導体装置には、高集積化、高速化、低電力化等、一層の高性能化が要請されている。特に不揮発性メモリは、ユビキタス時代に必要不可欠であると考えられている。電源の消耗やトラブル、サーバーとネットワークとが何らかの障害により切断された場合でも、不揮発性メモリによって重要な情報を保存、保護することができる。また、最近の携帯機器は不要の回路ブロックをスタンバイ状態とし、出来る限り消費電力を抑えるように設計されているが、高速のワークメモリと大容量ストレージメモリを兼ねることができる不揮発性メモリが実現できれば、消費電力とメモリの無駄を無くすことができる。また、電源を投入すると瞬時に起動できる「インスタント・オン」機能も、高速、且つ、大容量の不揮発性メモリが実現できれば可能となる。
【０００３】
不揮発性メモリとして、半導体材料を用いたフラッシュメモリや、強誘電体材料を用いた強誘電体型不揮発性半導体メモリ（ＦＥＲＡＭ，Ferroelectric Random Access Memory）等を挙げることができる。しかしながら、フラッシュメモリは、書込み速度がマイクロ秒のオーダーであり、書込み速度が遅いという欠点がある。一方、ＦＥＲＡＭにおいては、書換え可能回数が１０12〜１０14であり、ＳＲＡＭやＤＲＡＭをＦＥＲＡＭに置き換えるにはＦＥＲＡＭの書換え可能回数が十分とは云えず、また、強誘電体層の微細加工が難しいという問題が指摘されている。
【０００４】
これらの欠点を有さず、しかも、より少ない電流にて情報の記録、読み出しを行うことができる、スピン注入による磁化反転を応用したスピン注入型磁気抵抗効果素子（スピンＲＡＭ）が注目されている（例えば、特開２００３−１７７８２参照）。ここで、スピン注入による磁化反転とは、磁性体の中を通過してスピン偏極された電子が他の磁性体に注入されることにより、他の磁性体において磁化反転が生じる現象である。スピン注入型磁気抵抗効果素子にあっては、具体的には、磁性体の膜面に垂直な方向に電流を流すことにより、少なくとも一部の磁性体の磁化の向きを反転させることができる。そして、スピン注入による磁化反転は、素子が微細化されても、電流を増やさずに磁化反転を実現することができるといった利点を有しており、より一層の素子の微細化が可能となる。
【０００５】
スピン注入型磁気抵抗効果素子の概念図を図１３の（Ａ）に示す。このスピン注入型磁気抵抗効果素子は、ＧＭＲ（Giant MagnetoResistance，巨大磁気抵抗）効果を有する積層膜、あるいは、ＴＭＲ（Tunnel MagnetoResistance）効果を有する積層膜から成る磁気抵抗効果積層膜が２つの配線４１，４２で挟まれた構造を有する。即ち、情報を記録する機能を担う記録層（磁化反転層あるいは自由層とも呼ばれる）５３と、磁化方向が固定されており、スピンフィルターとして機能する磁化参照層（固着層とも呼ばれる）５１が、非磁性体膜５２を介して積層された構造を有し、電流は膜面に垂直に流れる（図１３の（Ａ）参照）。記録層５３の大きさは、模式的な平面図を図１３の（Ｂ）に示すが、記録層５３を構成する磁性材料の種類や膜厚に依るが、単磁区化を促進し、且つ、スピン注入磁化反転の臨界電流Ｉcを低減するため、概ね２００ｎｍ以下である。記録層５３は、適当な磁気異方性により２以上の複数の磁化方向（例えば、図１３の（Ａ）に水平方向の矢印にて示す２方向である第１の方向及び第２の方向）を取ることができ、各磁化方向は記録される情報に対応する。図１３の（Ｂ）においては、記録層５３の平面形状を長楕円形状にすることによって、形状磁気異方性を付与した例を示す。即ち、記録層５３は、第１の方向及び第２の方向に平行な磁化容易軸と、この磁化容易軸に直交する磁化困難軸とを有しており、磁化容易軸に沿った記録層５３の長さは、磁化困難軸に沿った記録層５３の長さよりも長い。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１７７８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、スピン注入型磁気抵抗効果素子の微細化が進むに従い、隣接するスピン注入型磁気抵抗効果素子にて発生した漏洩磁界に起因して記録層の磁化が乱されるといったディスターブ現象が発生し、スピン注入型磁気抵抗効果素子のデータ保持特性が著しく劣化するといった問題が生じている。このようなディスターブ現象の発生を避けるために、図１４の（Ａ）あるいは（Ｂ）に模式的な部分的平面図を示すように、隣接するスピン注入型磁気抵抗効果素子をオフセット配置することが提案されている。尚、図１４の（Ａ）及び（Ｂ）においては、積層構造体及び接続孔（これらについては、後述する実施例を参照）を、それぞれ、実線の楕円形及び円形で示し、ビット線及びワード線（これらについても、後述する実施例を参照）を、それぞれ、点線及び一点鎖線で示す。更には、１つのスピン注入型磁気抵抗効果素子が占める領域を二点鎖線で示す。このようなオフセット配置によって、漏洩磁界による悪影響は少なくなるものの、抜本的な解決策とはなっていない。また、場合によっては、スピン注入型磁気抵抗効果素子の磁化参照層にて発生した漏洩磁界によって、Ｈf（印加磁場・磁気抵抗曲線Ｒ−Ｈのシフト量）が変化する結果、データ保持特性がばらつくといった問題も生じる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、隣接するスピン注入型磁気抵抗効果素子にて発生した漏洩磁界に起因して記録層の磁化が乱されるといったディスターブ現象が発生し難い構成、構造を有する磁気抵抗効果素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様〜第４の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層の外縁部が絶縁領域を介して磁気シールド層によって囲まれており、磁気シールド層は記録層の延在部から構成されている磁気抵抗効果素子の製造方法である。
【００１０】
そして、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、
（Ａ）最上層に記録層が設けられた積層構造体を形成した後、積層構造体上に、記録層側から第１マスク層及び第２マスク層を形成し、
（Ｂ）第２マスク層及び第１マスク層をパターニングし、更に、パターニングされた第１マスク層にアンダーカット部を設けた後、
（Ｃ）第１マスク層のアンダーカット部の下方を除き、記録層上に保護層を形成する、
各工程を含む。
【００１１】
そして、本発明の第１の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法にあっては、次いで、
（Ｄ）保護層で覆われていない記録層の部分に絶縁化処理を施す、
工程を含み、本発明の第２の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法にあっては、次いで、
（Ｄ）保護層で覆われていない記録層の部分を除去して絶縁領域を形成する、
工程を含む。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法にあっては、前記工程（Ｄ）における絶縁化処理は、保護層で覆われていない記録層の部分の酸化処理、フッ化処理、又は、窒化処理である形態とすることができる。
【００１３】
一方、本発明の第２の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法にあっては、前記工程（Ｄ）の後、
（Ｅ）記録層の除去された部分を絶縁材料にて埋め込み、絶縁領域を形成する、
工程を含む形態とすることができる。
【００１４】
上記の好ましい形態を含む本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法にあっては、前記工程（Ｂ）において、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）に基づきパターニングを行い、更に、パターニングされた第１マスク層にアンダーカット部を設ける形態とすることが好ましい。
【００１５】
本発明の第３の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、
（Ａ）記録層が設けられた積層構造体を形成し、次いで、積層構造体上にマスク層を形成し、且つ、マスク層に隣接した記録層の部分をその厚さ方向に一部分除去した後、
（Ｂ）マスク層に隣接した記録層の残された部分に絶縁化処理を施すことで、絶縁領域を形成する、
各工程を含む。
【００１６】
本発明の第３の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法にあっては、前記工程（Ｂ）において、磁気シールド層とすべき記録層の延在部の部分の表面領域にも、絶縁化処理を施す形態とすることができ、更には、絶縁化処理は、マスク層に隣接した記録層の残された部分及び磁気シールド層とすべき記録層の延在部の部分の表面領域の酸化処理、フッ化処理、又は、窒化処理である形態とすることができる。
【００１７】
また、本発明の第４の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、
（Ａ）記録層が設けられた積層構造体を形成し、次いで、積層構造体上にマスク層を形成し、且つ、マスク層に隣接した記録層の部分を除去した後、
（Ｂ）マスク層に隣接した記録層の除去された部分を絶縁材料で埋め込み、絶縁領域を形成する、
各工程を含む。
【００１８】
上記の好ましい形態を含む本発明の第３の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法にあっては、前記工程（Ａ）において、イオンミーリング法（イオンビームエッチング法）に基づき、積層構造体上にマスク層を形成し、且つ、マスク層に隣接した記録層の部分をその厚さ方向に一部分除去することが望ましい。一方、本発明の第４の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法にあっては、前記工程（Ａ）において、イオンミーリング法（イオンビームエッチング法）に基づき、積層構造体上にマスク層を形成し、且つ、マスク層に隣接した記録層の部分を除去することが望ましい。磁気抵抗効果素子にあっては、異なる組成を有する多層構造をパターニングする必要があるので、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法にて異なる組成を有する多層構造をパターニングすることには困難を伴う場合がある。一方、イオンミーリング法に基づき、異なる組成を有する多層構造をパターニングすることは、比較的、容易である。
【００１９】
上記の目的を達成するための本発明の磁気抵抗効果素子は、
電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層が設けられた積層構造体を備えており、
記録層の外縁部は、絶縁領域を介して磁気シールド層によって囲まれており、
磁気シールド層は、記録層の延在部から構成されている。
【００２０】
本発明の磁気抵抗効果素子において、絶縁領域は、記録層の外縁部に隣接した記録層の延在部の部分から成り、この部分には絶縁化処理が施されている構成とすることができる。そして、この場合、絶縁化処理は、この部分の酸化処理、フッ化処理、又は、窒化処理である構成とすることができる。あるいは又、絶縁領域は、記録層の外縁部に隣接した記録層の延在部の部分が酸化物、フッ化物又は窒化物にて置き換えられて成る構成とすることができる。
【００２１】
以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む本発明の第１の態様〜第４の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法あるいは磁気抵抗効果素子において、絶縁領域の幅は、磁気シールド層と記録層との間の磁気的干渉を確実に無くすために、１０ｎｍ以上であることが望ましい。絶縁領域の幅の上限は、磁気抵抗効果素子に要求される集積度（磁気抵抗効果素子の形成密度）等を考慮して決定すればよい。
【００２２】
以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む本発明の第１の態様、第２の態様、第３の態様、第４の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を、以下、『本発明の第１の態様に係る製造方法』、『本発明の第２の態様に係る製造方法』、『本発明の第３の態様に係る製造方法』、『本発明の第４の態様に係る製造方法』と呼ぶ場合がある。また、以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む本発明の第１の態様〜第４の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法によって得られる磁気抵抗効果素子、あるいは又、以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む本発明の磁気抵抗効果素子を、総称して、『本発明の磁気抵抗効果素子等』と呼ぶ場合がある。
【００２３】
本発明の磁気抵抗効果素子等は、より具体的には、スピン注入による磁化反転を応用したスピン注入型磁気抵抗効果素子である。ここで、本発明の磁気抵抗効果素子等において、記録層あるいは積層構造体の平面形状として、楕円形、長円形（２つの半円と２本の線分とが組み合わされた図形）、放物線や双曲線によって囲まれた形状、広くは２次関数あるいは３次以上の関数で表現し得る図形から構成された形状、正多角形（長方形、正５角形以上の正多角形、頂点が丸みを帯びた長方形、頂点が丸みを帯びた正５角形以上の正多角形が含まれる）、扁平な円形（円形を一方向から押し潰したような図形）を挙げることができるし、楕円形と線分との組合せ、放物線と線分との組合せ、双曲線と線分との組合せ、広くは、２次関数と１次関数との組合せ、あるいは３次以上の関数と１次関数との組合せを含むことができる。あるいは又、湾曲した形状とすることができる。
【００２４】
スピン注入型磁気抵抗効果素子にあっては、磁化参照層（固着層とも呼ばれる）、非磁性体膜、及び、情報を記憶する記録層（磁化反転層あるいは自由層とも呼ばれる）によって、ＴＭＲ効果あるいはＧＭＲ効果を有する積層構造体が構成されている。ここで、磁化参照層、非磁性体膜及び記録層によって、ＴＭＲ効果を有する積層構造体が構成されるとは、磁性材料から成る磁化参照層と、磁性材料から成る記録層との間に、トンネル絶縁膜として機能する非磁性体膜が挟まれた構造を指す。
【００２５】
本発明の第１の態様に係る製造方法あるいは第２の態様に係る製造方法によって得られる磁気抵抗効果素子において、積層構造体の具体的な構成として、下から、磁化参照層、非磁性体膜及び記録層の積層構造（記録層が最上層）を挙げることができる。一方、本発明の第３の態様に係る製造方法あるいは第４の態様に係る製造方法によって得られる磁気抵抗効果素子、以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む本発明の磁気抵抗効果素子において、積層構造体の具体的な構成として、下から、磁化参照層、非磁性体膜及び記録層の積層構造（記録層が最上層）、あるいは又、記録層、非磁性体膜及び磁化参照層の積層構造（磁化参照層が最上層）を挙げることができる。
【００２６】
スピン注入型磁気抵抗効果素子における記録層（磁化反転層）、磁化参照層を構成する材料として、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）といった強磁性材料、これらの強磁性材料の合金（例えば、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｆｅ等）、これらの合金に非磁性元素（例えば、タンタル、ホウ素、クロム、白金、シリコン、炭素、窒素等）を混ぜた合金（例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ等）、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉの内の１種類以上を含む酸化物（例えば、フェライト：Ｆｅ−ＭｎＯ等）、ハーフメタリック強磁性材料と呼ばれる一群の金属間化合物（ホイスラー合金：ＮｉＭｎＳｂ、Ｃｏ2ＭｎＧｅ、Ｃｏ2ＭｎＳｉ、Ｃｏ2ＣｒＡｌ等）、酸化物（例えば、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3、ＣｒＯ2、Ｆｅ3Ｏ4等）を挙げることができる。記録層、磁化参照層の結晶性は、本質的に任意であり、多結晶であってもよいし、単結晶であってもよいし、非晶質であってもよい。更には、各種磁性半導体の使用も可能であるし、軟磁性（ソフト膜）であっても硬磁性（ハード膜）であってもよい。
【００２７】
あるいは又、スピン注入型磁気抵抗効果素子における磁化参照層は、積層フェリ構造［反強磁性的結合を有する積層構造であり、合成反強磁性結合（ＳＡＦ：Synthetic Antiferromagnet）とも呼ばれる］を有する構成とすることができるし、静磁結合構造を有する構成とすることができる。積層フェリ構造とは、例えば、磁性材料層／ルテニウム（Ｒｕ）層／磁性材料層の３層構造（具体的には、例えば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅの３層構造、ＣｏＦｅＢ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＢの３層構造）を有し、ルテニウム層の厚さによって、２つの磁性材料層の層間交換結合が、反強磁性的あるいは強磁性的になる構造を指し、例えば、 S. S. Parkin et. al, Physical Review Letters, 7 May, pp 2304-2307 (1990) に報告されている。尚、２つの磁性材料層の層間交換結合が強磁性的になる構造を、積層フェロ構造と呼ぶ。また、２つの磁性材料層において、磁性材料層の端面からの漏洩磁界によって反強磁性的結合が得られる構造を、静磁結合構造と呼ぶ。記録層（磁化反転層）を、合成反強磁性結合を有する多層構造とすることもできる。磁化参照層は、反強磁性体層との交換結合によってピニング（pinning）される。反強磁性体層を構成する材料として、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、ニッケル酸化物を挙げることができる。後述する第１配線あるいは第２配線と反強磁性体層との間には、反強磁性体層の結晶性向上のために、Ｔａ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔｉ等から成る下地膜を形成してもよい。
【００２８】
スピン注入型磁気抵抗効果素子において、ＴＭＲ効果を有する積層構造体を構成する非磁性体膜を構成する材料として、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、マグネシウム窒化物、アルミニウム酸化物（ＡｌＯX）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ＴｉＯ2あるいはＣｒ2Ｏ3、Ｇｅ、ＮｉＯ、ＣｄＯX、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＢＮ、ＺｎＳ等の絶縁材料を挙げることができる。一方、ＧＭＲ効果を有する積層構造体を構成する非磁性体膜を構成する材料として、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔａ等、あるいは、これらの合金といった導電性材料を挙げることができるし、導電性が高ければ（抵抗率が数百μΩ・ｃｍ以下）、任意の非金属材料としてもよいが、記録層や磁化参照層と界面反応を起こし難い材料を、適宜、選択することが望ましい。
【００２９】
積層構造体を構成するこれらの層は、例えば、スパッタリング法、イオンビーム堆積法、真空蒸着法に例示される物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法に代表される化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にて形成することができる。
【００３０】
また、非磁性体膜は、例えば、スパッタリング法にて形成された金属膜を酸化若しくは窒化することにより得ることができる。より具体的には、非磁性体膜を構成する絶縁材料としてアルミニウム酸化物（ＡｌＯX）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）を用いる場合、例えば、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムやマグネシウムを大気中で酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムやマグネシウムをプラズマ酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムやマグネシウムをＩＰＣプラズマで酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムやマグネシウムを酸素中で自然酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムやマグネシウムを酸素ラジカルで酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムやマグネシウムを酸素中で自然酸化させるときに紫外線を照射する方法、アルミニウムやマグネシウムを反応性スパッタリング法にて成膜する方法、アルミニウム酸化物（ＡｌＯX）やマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）をスパッタリング法にて成膜する方法を例示することができる。
【００３１】
本発明の第１の態様に係る製造方法あるいは第２の態様に係る製造方法において、第１マスク層を、例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ等の金属、あるいは、これらのいずれかを含む合金、電気抵抗率が低い酸化物等から構成することができる。第１マスク層をキャップ層として機能させてもよいし、第１マスク層の下に、別途、例えば、Ｔａ層、Ｒｕ層、Ｐｔ層、ＭｇＯ層、Ｒｕ膜／Ｔａ膜の積層構造から成るキャップ層を設けてもよい。また、第１マスク層をこれらの材料層から構成する場合、第２マスク層を構成する材料として、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ等の貴金属、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ等の金属、あるいは、これらのいずれかを含む合金、ＷＮ、ＴｉＮ等の窒化物を挙げることができる。これらの第１マスク層及び第２マスク層の形成方法として、以下に例示するＰＶＤ法を挙げることができるし、これらの第１マスク層及び第２マスク層のパターニング方法として、上述したように、ＲＩＥ法を挙げることができる。あるいは又、（第１マスク層を構成する材料，第２マスク層を構成する材料）の組合せとして、（ポリイミド樹脂，フォトレジスト材料）、（ポリイミド系反射防止膜、フォトレジスト材料）を挙げることができるし、単体でアンダーカット形状が得られる画像反転型のフォトレジスト材料を挙げることもできる。これらの第１マスク層及び第２マスク層は、周知の方法で形成することができる。更には、これらのマスク層のパターニング方法として、第２マスク層にあってはフォトリソグラフィ技術に基づきパターニングを行えばよいし、第１マスク層にあってはＲＩＥ法に基づきパターニングを行えばよい。あるいは又、（第１マスク層を構成する材料，第２マスク層を構成する材料）の組合せとして、（Ｔｉ，ＴｉＮ）を挙げることもできる。ＰＶＤ法として具体的には、電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着法等の各種真空蒸着法；プラズマ蒸着法；２極スパッタ法、直流スパッタ法、直流マグネトロンスパッタ法、高周波スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、バイアススパッタ法等の各種スパッタ法；ＤＣ（Direct Current）法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、ＨＣＤ（Hollow Cathode Discharge）法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法；ＩＶＤ法（イオン・ベーパー・デポジション法）、イオンビーム堆積法を挙げることができる。
【００３２】
尚、第１マスク層を上述した金属材料層や合金材料層から構成する場合、第１マスク層は、最終的に磁気抵抗効果素子に残され、積層構造体に電気的に接続された第２配線（後述する）を構成する原子と記録層を構成する原子の相互拡散の防止、接触抵抗の低減、及び、記録層の酸化防止を担うキャップ層として機能する。また、第２マスク層を構成する材料を、上述した金属材料や合金材料から構成する場合、第２マスク層は、最終的に磁気抵抗効果素子に残され、キャップ層として機能する第１マスク層と第２配線とを接続する接続部（ピラー）として機能する。一方、（第１マスク層を構成する材料，第２マスク層を構成する材料）が、上述したように、（ポリイミド樹脂，フォトレジスト材料）等の組合せから構成される場合、これらの第１マスク層及び第２マスク層は除去され、後の工程で、接続部（ピラー）が積層構造体上に形成される。
【００３３】
更には、本発明の第１の態様に係る製造方法あるいは第２の態様に係る製造方法において、パターニングされた第１マスク層にアンダーカット部を設けるためには、ＲＩＥ法における条件の最適化を図ればよい。尚、絶縁領域の幅は、具体的には、第１マスク層に形成されるアンダーカット部の幅（第２マスク層を積層構造体に射影したときの射影像の大きさと、第１マスク層を積層構造体に射影したときの射影像の大きさとの差）に基づいて規定される。
【００３４】
また、本発明の第１の態様に係る製造方法あるいは第２の態様に係る製造方法において、保護層を構成する材料として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮやＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＣｒＯ2等の酸化物や窒化物を挙げることができる。保護層の厚さは、保護層で覆われていない記録層の部分に絶縁化処理を施すとき、保護層で覆われている記録層の部分には絶縁化処理が確実に施されない厚さとすればよい。あるいは又、保護層の厚さは、保護層で覆われていない記録層の部分を除去して絶縁領域を形成するとき、保護層で覆われている記録層の部分は確実に除去されない厚さとすればよい。保護層の形成方法は、保護層を形成する材料に依存して適宜選択すればよく、上述した各種のＰＶＤ法を挙げることができる。尚、ＰＶＤ法を採用することで、第１マスク層のアンダーカット部の下方を除き、記録層上に保護層を確実に形成することができる。
【００３５】
本発明の第１の態様に係る製造方法において、保護層で覆われていない記録層の部分の酸化処理方法として、また、本発明の第３の態様に係る製造方法において、保護層で覆われていない記録層の部分及び磁気シールド層とすべき記録層の延在部の部分の表面領域の酸化処理方法として、また、本発明の磁気抵抗効果素子における絶縁化処理である酸化処理として、具体的には、プラズマ酸化法、所謂アッシング処理、熱酸化法、酸素イオンのイオン注入法といった方法を挙げることができる。また、本発明の第１の態様に係る製造方法において、保護層で覆われていない記録層の部分のフッ化処理方法として、また、本発明の第３の態様に係る製造方法において、保護層で覆われていない記録層の部分及び磁気シールド層とすべき記録層の延在部の部分の表面領域のフッ化処理方法として、また、本発明の磁気抵抗効果素子における絶縁化処理であるフッ化処理として、具体的には、プラズマによるフッ化処理、フッ素イオンのイオン注入法といった方法を挙げることができる。更には、本発明の第１の態様に係る製造方法において、保護層で覆われていない記録層の部分の窒化処理方法として、また、本発明の第３の態様に係る製造方法において、保護層で覆われていない記録層の部分及び磁気シールド層とすべき記録層の延在部の部分の表面領域の窒化処理方法として、また、本発明の磁気抵抗効果素子における絶縁化処理である窒化処理として、具体的には、プラズマによる窒化処理、窒素イオンのイオン注入法、窒素雰囲気中での熱処理といった方法を挙げることができる。尚、本発明の第１の態様に係る製造方法において、保護層で覆われていない記録層は、その厚さ方向の全てにおいて絶縁化処理が施される。一方、本発明の第３の態様に係る製造方法において、保護層で覆われていない記録層の部分は、その厚さ方向の全てにおいて絶縁化処理が施され、磁気シールド層とすべき記録層の延在部の部分の表面領域は絶縁化処理が施されるが、表面領域よりも下に位置する記録層の延在部の部分の領域には絶縁化処理が施されない。
【００３６】
一方、本発明の第２の態様に係る製造方法において、保護層で覆われていない記録層の部分の除去は、記録層を構成する材料に依るが、ドライエッチング法やウエットエッチング法にて行えばよい。記録層が除去された部分の下に位置する部分は、若干、エッチングされても特段の問題は生じない。記録層の除去された部分を絶縁材料にて埋め込む方法として、各種ＣＶＤ法を挙げることができ、絶縁材料として、後述する層間絶縁層を構成する材料を挙げることができる。
【００３７】
本発明の第３の態様に係る製造方法あるいは第４の態様に係る製造方法におけるマスク層として、本発明の第１の態様に係る製造方法あるいは第２の態様に係る製造方法における金属材料層あるいは合金材料層から構成された第１マスク層と第２マスク層の積層構造と同じ構成、構造を挙げることができるし、マスク層の形成方法も、これらの第１マスク層や第２マスク層の形成方法と同様とすればよい。マスク層の上に、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮといった材料から成る絶縁物ハードマスク層を設けてもよい。絶縁物ハードマスク層の形成方法として、スパッタリング法に例示されるＰＶＤ法や各種ＣＶＤ法を挙げることができる。本発明の第３の態様に係る製造方法においては、マスク層に隣接した記録層の部分をその厚さ方向に一部分除去し、本発明の第４の態様に係る製造方法においては、マスク層に隣接した記録層の部分を除去するが、係る記録層の除去は、マスク層の例えばイオンミーリング法に基づくパターニングと同時に行われる。即ち、マスク層のイオンミーリング法に基づくパターニング時に生じるマイクロトレンチング効果によって、より具体的には、マスク層の側面に衝突したイオンがマスク層の側面において反射され、マスク層に隣接した記録層の部分に衝突し、マスク層に隣接した係る記録層の部分が、厚さ方向において、部分的に、あるいは、全て、除去される。ここで、マスク層に隣接した記録層の部分の厚さ方向の除去量及び幅方向の除去量は、係るマイクロトレンチング効果の制御に基づき規定することができる。本発明の第３の態様に係る製造方法においては、マスク層に隣接した記録層の部分をその厚さ方向に一部分除去するが、厚さ方向の除去量として、限定するものではないが、全体の厚さの５０％乃至８０％を例示することができる。一方、本発明の第４の態様に係る製造方法においては、マスク層に隣接した記録層の部分を除去するが、記録層の係る部分の除去は、記録層の厚さ方向の全てである。
【００３８】
一方、本発明の第４の態様に係る製造方法において、マスク層に隣接した記録層の除去された部分を絶縁材料で埋め込むが、具体的には、各種ＣＶＤ法に基づき、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＣｒＯ2といった酸化物、ＳｉＮ、ＡｌＮといった窒化物にて、マスク層に隣接した記録層の除去された部分を埋め込む方法を例示することができる。本発明の磁気抵抗効果素子において、記録層の外縁部に隣接した記録層の延在部の部分が酸化物、又は、窒化物にて置き換えられている場合の酸化物、又は、窒化物も、上述した酸化物、又は窒化物とすればよい。
【００３９】
本発明の磁気抵抗効果素子等は、積層構造体の下部に電気的に接続された第１配線、及び、積層構造体の上に接続部を介して接続された第２配線を備えている構造とすることができる。また、第１配線の下方に、電界効果型トランジスタから成る選択用トランジスタを有する構造とすることができる。ここで、第２配線（例えば、ビット線）の延びる方向は、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極（ワード線）の延びる方向と平行である形態とすることができるし、第２配線の延びる方向の射影像は、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極の延びる方向の射影像と直交する形態とすることもできる。尚、第１配線の下方に、電界効果型トランジスタから成る選択用トランジスタが形成されている場合、具体的には、選択用トランジスタは下層絶縁層で覆われ、下層絶縁層上に第１配線が形成され、下層絶縁層に設けられた接続孔（あるいは接続孔とランディングパッド部や下層配線）を介して、選択用トランジスタの一方のソース／ドレイン領域と第１配線とが接続されている構成とすることができる。また、層間絶縁層は、下層絶縁層及び第１配線を覆い、積層構造体及び接続部を取り囲んでおり、第２配線は層間絶縁層上に形成されている構成とすることができる。即ち、より具体的な構成として、例えば、限定するものではないが、
半導体基板に形成された選択用トランジスタ、及び、
選択用トランジスタを覆う下層絶縁層、
を備え、
下層絶縁層上に第１配線が形成されており、
第１配線は、下層絶縁層に設けられた接続孔（あるいは接続孔とランディングパッド部や下層配線）を介して選択用トランジスタに電気的に接続されており、
層間絶縁層は、下層絶縁層及び第１配線を覆い、積層構造体を取り囲んでおり、
第２配線は層間絶縁層上に形成されている構成を例示することができる。
【００４０】
場合によっては、選択用トランジスタは不要である。第１配線や、第２配線（例えば、所謂ビット線として機能する）は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ等の単層構造から成り、あるいは又、ＣｒやＴｉ等から成る下地層と、その上に形成されたＣｕ層、Ａｕ層、Ｐｔ層等の積層構造を有していてもよいし、更には、Ｗ、Ｒｕ、Ｔａ等の単層あるいはＣｕ、Ｃｒ、Ｔｉ等との積層構造から構成することもできる。これらの配線は、例えば、スパッタリング法に例示されるＰＶＤ法にて形成することができる。
【００４１】
層間絶縁層を構成する材料として、ＳｉＯ2、ＮＳＧ（ノンドープ・シリケート・ガラス）、ＢＰＳＧ（ホウ素・リン・シリケート・ガラス）、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＳｂＳＧ、ＳＯＧ（スピンオングラス）等のＳｉＯX系材料（シリコン系酸化膜を構成する材料）、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、ＳｉＣＮ、低誘電率絶縁材料（例えば、フルオロカーボン、シクロパーフルオロカーボンポリマー、ベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、アモルファス・テトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ、パリレン、フッ化フラーレン）、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、Ｓｉｌｋ（The Dow Chemical Co. の商標であり、塗布型低誘電率層間絶縁膜材料）、Ｆｌａｒｅ（Honeywell Electronic Materials Co. の商標であり、ポリアリルエーテル（ＰＡＥ)系材料）を例示することができる。
【００４２】
磁化参照層と第１配線（あるいは第２配線）の電気的な接続状態として、第１配線（あるいは第２配線）が、直接、磁化参照層に接続されている形態を挙げることができるし、あるいは又、第１配線（あるいは第２配線）が、反強磁性体層を介して磁化参照層に接続されている形態を挙げることができる。また、第１配線が反強磁性体層を兼ねている構成とすることもできる。磁化参照層が第１配線に接続されている場合、第１配線から磁化参照層を介して、また、磁化参照層が第２配線に接続されている場合、第２配線から磁化参照層を介して、偏極スピン電流を記録層内に注入することにより、記録層における磁化の方向を第１の方向（磁化容易軸と平行な方向）あるいは第２の方向（第１の方向とは反対の方向）とすることで、記録層に情報が書き込まれる。
【００４３】
選択用トランジスタは、例えば、周知のＭＩＳ型ＦＥＴやＭＯＳ型ＦＥＴから構成することができる。第１配線と選択用トランジスタとを電気的に接続する接続孔は、不純物がドーピングされたポリシリコンや、タングステン、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＴｉＷ、ＴｉＮＷ、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2等の高融点金属や金属シリサイドから構成することができ、ＣＶＤ法や、スパッタリング法に例示されるＰＶＤ法に基づき形成することができる。また、下層絶縁層を構成する材料として、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ、ＮＳＧ、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧあるいはＬＴＯを例示することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の第１の態様乃至第４の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法、あるいは又、磁気抵抗効果素子にあっては、電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層の外縁部が絶縁領域を介して磁気シールド層によって囲まれている。従って、隣接するスピン注入型磁気抵抗効果素子にて発生した漏洩磁界に起因して記録層の磁化が乱されるといったディスターブ現象が発生し難い。しかも、磁気シールド層は記録層の延在部から構成されているので、磁気抵抗効果素子の構成、構造の簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００４６】
実施例１は、本発明の磁気抵抗効果素子、及び、本発明の第１の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法に関する。実施例１の磁気抵抗効果素子の模式的な一部断面図を図１に示す。
【００４７】
実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例４の磁気抵抗効果素子３０は、具体的には、スピン注入による磁化反転を応用したスピン注入型磁気抵抗効果素子であり、
電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層５３が設けられた積層構造体５０を備えており、
記録層５３の外縁部は、絶縁領域１７０，２７０，３７０，４７０を介して磁気シールド層８０，３８０によって囲まれており、
磁気シールド層８０，３８０は、記録層５３の延在部５３Ａから構成されている。
【００４８】
ここで、実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例４の磁気抵抗効果素子３０は、積層構造体５０の下部に電気的に接続された第１配線４１、及び、積層構造体５０の上部に接続部としても機能する第２マスク層６２を介して接続された第２配線４２（ビット線として機能する）を備えている。また、実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例４の磁気抵抗効果素子にあっては、更に、第１配線４１の下方に、電界効果型トランジスタから成る選択用トランジスタＴＲを有している。
【００４９】
尚、図１に示す模式的な一部断面図において、図面の関係上、一点鎖線の上側の「Ａ」の領域と、下側の「Ｂ」の領域では、磁気抵抗効果素子の断面を眺める方向が９０度異なっている。即ち、「Ａ」の領域は、磁気抵抗効果素子の断面を磁化困難軸と平行な方向から眺めており、「Ｂ」の領域は、磁気抵抗効果素子の断面を磁化容易軸と平行な方向から眺めている。従って、図１では、第２配線（実施例１にあっては、ビット線）４２の延びる方向の射影像と、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極（ワード線）１２の延びる方向の射影像とは直交しているように図示しているが、実際には、平行である。図５、図７及び図１０に示す実施例２〜実施例４の磁気抵抗効果素子においても同様である。
【００５０】
ここで、積層構造体５０を構成する記録層５３は、磁化容易軸、及び、この磁化容易軸と直交する磁化困難軸を有している。実施例１にあっては、磁化容易軸は第２配線４２と平行である。また、積層構造体５０の上部と第２配線４２との間には、上述したとおり、接続部としても機能する第２マスク層６２がスパッタリング法にて形成されている。ここで、第２マスク層（接続部）６２は、ルテニウム（Ｒｕ）から構成されている。また、積層構造体５０と第２マスク層（接続部）６２との間には、厚さ約５ｎｍのＴｉ層から成るキャップ層としても機能する第１マスク層６１がスパッタリング法にて形成されている。第１マスク層（キャップ層）６１は、配線や第２マスク層（接続部）６２を構成する原子と記録層５３を構成する原子の相互拡散の防止、接触抵抗の低減、及び、記録層５３の酸化防止を担っている。
【００５１】
更には、上述したとおり、第１配線４１の下方に、電界効果型トランジスタから成る選択用トランジスタＴＲが設けられており、第２配線（ビット線）４２の延びる方向は、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極（ワード線）１２の延びる方向と平行である。具体的には、選択用トランジスタＴＲは、素子分離領域１１によって囲まれたシリコン半導体基板１０の部分に形成されており、下層絶縁層２１，２４によって覆われている。そして、一方のソース／ドレイン領域１４Ｂは、タングステンプラグから成る接続孔２２を介して、第１配線４１に接続されている。また、他方のソース／ドレイン領域１４Ａは、タングステンプラグ１５を介してセンス線１６に接続されている。図中、参照番号１３はゲート絶縁膜を示す。
【００５２】
図１３の（Ａ）に概念図を示すように、積層構造体５０は、以下の構成、構造を有しており、スパッタリング法にて形成されている。尚、磁化参照層５１は、反強磁性体層５４（図１３参照。図１等には図示せず）のＰｔ−Ｍｎとの交換結合によって、磁化の方向がピニング（pinning）される。また、記録層５３においては、電流の流れる方向により、その磁化の方向が、磁化参照層５１に対して平行又は反平行に変えられる。
【００５３】
具体的には、実施例１におけるスピン注入型磁気抵抗効果素子は、ＧＭＲ効果を有する積層膜、あるいは、ＴＭＲ効果を有する積層膜から成る磁気抵抗効果積層膜が２つの配線４１，４２で挟まれた構造を有する。即ち、情報を記録する機能を担う記録層（磁化反転層あるいは自由層とも呼ばれる）５３と、磁化方向が固定されており、スピンフィルターとして機能する磁化参照層（固着層とも呼ばれる）５１が、非磁性体膜５２を介して積層された構造を有し、電流は膜面に垂直に流れる（図１３の（Ａ）参照）。記録層５３の大きさは、模式的な平面図を図１３の（Ｂ）に示すが、記録層５３を構成する磁性材料の種類や膜厚に依るが、単磁区化を促進し、且つ、スピン注入磁化反転の臨界電流Ｉcを低減するため、概ね２００ｎｍ以下である。記録層５３は、適当な磁気異方性により２以上の複数の磁化方向（例えば、図１３の（Ａ）に水平方向の矢印にて示す２方向である第１の方向及び第２の方向）を取ることができ、各磁化方向は記録される情報に対応する。図１３の（Ｂ）においては、記録層５３の平面形状を長楕円形状にすることによって、形状磁気異方性を付与した例を示す。即ち、記録層５３は、第１の方向及び第２の方向に平行な磁化容易軸と、磁化困難軸とを有しており、磁化容易軸に沿った記録層５３の長さは、磁化困難軸に沿った記録層５３の長さよりも長い。
【００５４】
磁化参照層５１は、通例、反強磁性体層５４との交換結合により、その磁化方向が固定されている（図１３の（Ｃ）参照）。磁化参照層５１Ａ，５１Ｂを、記録層５３の上下に、非磁性体膜５２Ａ，５２Ｂを介して配置して、スピン注入磁化反転の効率を向上させたダブル・スピンフィルター構造も知られている（図１３の（Ｄ）参照）。ここで、参照番号５４Ａ，５４Ｂは、反強磁性体層である。尚、図１３の（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示した例においては、記録層５３、磁化参照層５１（磁化参照層が２層５１Ａ，５１Ｂの場合には、いずれか一方の層）を、積層フェリ構造（ＳＡＦ積層構造）としてもよい。非磁性体膜５２，５２Ａ，５２Ｂは、金属材料あるいは絶縁材料から構成されている。図１３の（Ａ）あるいは、図１３の（Ｃ）に示す構造において、磁化参照層５１から記録層５３への漏洩磁界を抑制するために、即ち、磁化参照層５１と記録層５３とが静磁気的に結合することを防ぐために、磁化参照層５１を記録層５３に比して十分大きくする構造も採用されている。いずれにしても、スピン注入磁化反転を適用した不揮発性磁気メモリ素子（スピン注入型磁気抵抗効果素子）は、磁気抵抗効果積層膜の上下を配線で挟んだ、２端子スピントランスファー素子構造を有する。
【００５５】
［積層構造体５０］
記録層５３
厚さ約３ｎｍのＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層
非磁性体膜（トンネル絶縁膜）５２
厚さ１．０ｎｍのＭｇＯ膜
磁化参照層（ＳＡＦを持つ多層膜）５１（図面では１層で示す）
上層：Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層
中層：Ｒｕ層
下層：Ｃｏ−Ｆｅ層、
反強磁性体層５４
厚さ２０ｎｍのＰｔ−Ｍｎ層
【００５６】
第１配線４１は、２０ｎｍ厚さのＰｔ−Ｍｎ合金から成る反強磁性体層から成る上層と１０ｎｍ厚さのＴａ層から成る下層の２層構造を有する。尚、図面においては、第１配線４１を１層で表示する。第２配線４２は、例えば、Ｔａ、ＴｉあるいはＡｌ−Ｃｕから成る。積層構造体５０を囲む層間絶縁層２６は、ＳｉＮ又はＳｉＯ2から成る。
【００５７】
以下、下層絶縁層２４等の模式的な一部端面図である図２の（Ａ）及び（Ｂ）、図３の（Ａ）及び（Ｂ）、図４の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例１の磁気抵抗効果素子の製造方法を説明する。尚、磁気抵抗効果素子の製造方法を説明する図面においては、選択用トランジスタＴＲの図示を省略し、また、下層絶縁層２４に設けられた接続孔２２の図示も省略している。
【００５８】
［工程−１００］
先ず、周知の方法に基づき、シリコン半導体基板１０に素子分離領域１１を形成し、素子分離領域１１によって囲まれたシリコン半導体基板１０の部分に、ゲート酸化膜１３、ゲート電極（ワード線）１２、ソース／ドレイン領域１４Ａ，１４Ｂから成る選択用トランジスタＴＲを形成する。次いで、第１下層絶縁層２１を形成し、ソース／ドレイン領域１４Ａの上方の第１下層絶縁層２１の部分にタングステンプラグ１５を形成し、更には、第１下層絶縁層２１上にセンス線１６を形成する。その後、全面に第２下層絶縁層２４を形成し、ソース／ドレイン領域１４Ｂの上方の下層絶縁層２１，２４の部分にタングステンプラグから成る接続孔２２を形成する。こうして、下層絶縁層２１，２４で覆われた選択用トランジスタＴＲを得ることができる。
【００５９】
［工程−１１０］
その後、最上層に記録層５３が設けられた積層構造体５０Ａを形成し、次いで、積層構造体５０Ａの上に、記録層５３Ａの側から第１マスク層６１及び第２マスク層６２を形成する。具体的には、先ず、第１配線上に、パターニングされていない積層構造体を形成する。より具体的には、スパッタリング法にて、真空中での連続成膜にて、全面に、パターニングされていない２層構造の第１配線４１Ａ、積層構造体５０Ａ（磁化参照層５１Ａ、非磁性体膜（トンネル絶縁膜）５２Ａ、記録層５３Ａ）、第１マスク層６１Ａ、第２マスク層６２Ａを形成する。尚、これらの層は、パターニングされていないので、参照番号の末尾に「Ａ」を付している。また、磁化参照層５１Ａは、１層で示している。
【００６０】
［２層構造の第１配線４１Ａ］
プロセスガス  ：アルゴン＝１００ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．６Ｐａ
ＤＣパワー    ：２００Ｗ
［磁化参照層５１Ａ］
下層
プロセスガス  ：アルゴン＝５０ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．３Ｐａ
ＤＣパワー    ：１００Ｗ
中層
プロセスガス  ：アルゴン＝５０ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．３Ｐａ
ＤＣパワー    ：５０Ｗ
上層
プロセスガス  ：アルゴン＝５０ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．３Ｐａ
ＤＣパワー    ：１００Ｗ
［非磁性体膜５２Ａ］
プロセスガス  ：アルゴン＝１００ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：１．０Ｐａ
ＲＦパワー    ：５００Ｗ
［記録層５３Ａ］
プロセスガス  ：アルゴン＝５０ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．３Ｐａ
ＤＣパワー    ：２００Ｗ
［第１マスク層６１Ａ］
プロセスガス  ：アルゴン＝１００ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．６Ｐａ
ＤＣパワー    ：２００Ｗ
［第２マスク層６２Ａ］
プロセスガス  ：アルゴン＝３０ｓｃｃｍ
反応性ガス    ：Ｎ2＝７０ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．７Ｐａ
ＤＣパワー    ：１０ｋＷ
【００６１】
［工程−１２０］
その後、第２マスク層６２Ａの上に、パターニングされたレジスト層６３を、周知のフォトリソグラフィ技術に基づき形成する（図２の（Ａ）参照）。
【００６２】
［工程−１３０］
そして、係るレジスト層６３をエッチング用マスクとして、第２マスク層６２Ａ、第１マスク層６１Ａを、ドライエッチング法の一種であるＲＩＥ法にてパターニングして、パターニングされた第２マスク層６２、第１マスク層６１を得る。そして、これに引き続き、パターニングされた第１マスク層６１にアンダーカット部６１ａを設ける。こうして、図２の（Ｂ）に示す構造を得ることができる。第２マスク層６２Ａ、第１マスク層６１ＡのＲＩＥ条件を以下に例示する。尚、アンダーカット部６１ａの幅を２０ｎｍとした。
【００６３】
［Ｒｕから成る第２マスク層６２ＡのＲＩＥ法に基づくエッチング］
エッチング圧力：０．２Ｐａ
使用ガス      ：Ａｒ＝２０ｓｃｃｍ
ソースパワー  ：４００Ｗ
バイアスパワー：１２０Ｗ
［Ｔｉから成る第１マスク層６１ＡのＲＩＥ法に基づくエッチング］
エッチング圧力：０．２Ｐａ
使用ガス      ：Ｃｌ2／ＢＣｌ3＝１０ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ
ソースパワー  ：４００Ｗ
バイアスパワー：１２０Ｗ
【００６４】
［工程−１４０］
次いで、第１マスク層６１のアンダーカット部６１ａの下方を除き、記録層５３上に保護層６４を形成する（図３の（Ａ）参照）。具体的には、スパッタリング法に基づき、ＳｉＯ2から成る保護層６４を形成する。スパッタリング法による保護層６４の形成にあっては、第１マスク層６１のアンダーカット部６１ａの下方は第１マスク層６１の影の部分に相当し、アンダーカット部６１ａの下方にはＳｉＯ2は堆積しない。
【００６５】
［工程−１５０］
その後、保護層６４で覆われていない記録層５３の部分に絶縁化処理を施す。具体的には、プラズマ酸化法に基づき、保護層６４で覆われていない記録層５３の部分の酸化処理といった絶縁化処理を行う。尚、代替的に、プラズマによるフッ化処理に基づき、保護層６４で覆われていない記録層５３の部分のフッ化処理といった絶縁化処理を行ってもよいし、プラズマによる窒化処理に基づき、保護層６４で覆われていない記録層５３の部分の窒化処理といった絶縁化処理を行ってもよい。こうして、保護層６４で覆われていない記録層５３の部分に絶縁領域１７０を得ることができ、更には、記録層５３の延在部５３Ａから構成された磁気シールド層８０を得ることができる（図３の（Ｂ）参照）。尚、記録層５３の外縁部は、絶縁領域１７０を介して磁気シールド層８０によって囲まれている。
【００６６】
記録層をＣｏ−Ｆｅから構成し、プラズマ酸化法にて係る記録層を酸化したときのプラズマ酸化の時間と、記録層の表面からどの程度の深さまで酸化が進行したかを調べた結果を図１２に示すが、約２分で、記録層の表面から３ｎｍの深さまで酸化が進行することが判った。
【００６７】
［工程−１６０］
その後、周知の方法に基づき、保護層６４を除去し、更には、レジスト層６３を除去する（図４の（Ａ）参照）。
【００６８】
［工程−１７０］
次いで、磁気シールド層５２Ａ、磁化参照層５１Ａ、第１配線４１Ａを周知の方法でパターニングすることで、第１配線４１、並びに、磁化参照層５１、磁気シールド層５２及び記録層５３から成る積層構造体５０を得ることができる。その後、全面に、プラズマＣＶＤ法にて層間絶縁層２６を成膜し、層間絶縁層２６を化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）にて平坦化し、第２マスク層（接続部）６２を露出させる（図４の（Ｂ）参照）。
【００６９】
［工程−１８０］
次に、層間絶縁層２６上に、第２マスク層（接続部）６２に接する第２配線（ビット線）４２を、周知の方法で形成することで、図１に示した磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【００７０】
実施例１、あるいは、後述する実施例２にあっては、パターニングされた第１マスク層にアンダーカット部を設けた後、第１マスク層のアンダーカット部の下方を除き、記録層上に保護層を形成する。そして、保護層で覆われていない記録層の部分に絶縁化処理を施することで絶縁領域を形成し、あるいは又、保護層で覆われていない記録層の部分を除去することで絶縁領域を形成する。従って、得られた磁気抵抗効果素子にあっては、電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層の外縁部は絶縁領域を介して磁気シールド層によって囲まれている。それ故、隣接するスピン注入型磁気抵抗効果素子にて発生した漏洩磁界に起因して記録層の磁化が乱されるといったディスターブ現象が発生し難い。しかも、磁気シールド層は記録層の延在部から構成されているので、磁気抵抗効果素子の構成、構造の簡素化を図ることができる。また、磁化参照層にて発生した漏洩磁界によって、Ｈf（印加磁場・磁気抵抗曲線Ｒ−Ｈのシフト量）が変化するといった現象も、磁気シールド層が存在するが故に、発生し難い。更には、磁気抵抗効果素子の特性の安定化、均一化、耐圧特性の向上を図ることができるし、マスク層のエッチング時に発生する残渣のマスク層等への再付着に起因した短絡等の発生といった問題を回避することもでき、より高い性能、信頼性を有する磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【実施例２】
【００７１】
実施例２は、本発明の第２の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法に関する。実施例２の磁気抵抗効果素子の製造方法によって得られる磁気抵抗効果素子（模式的な一部断面図を図５に示す）の構成、構造は、絶縁領域２７０の構造が若干異なる点を除き、実施例１にて得られた磁気抵抗効果素子の構成、構造と、実質的に、同じであるが故に、詳細な説明は省略する。
【００７２】
以下、下層絶縁層２４等の模式的な一部端面図である図６の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例２の磁気抵抗効果素子の製造方法を説明する。
【００７３】
［工程−２００］
実施例２にあっては、先ず、
（Ａ）最上層に記録層５３が設けられた積層構造体５０を形成した後、積層構造体５０上に、記録層側から第１マスク層６１Ａ及び第２マスク層６２Ａを形成し、
（Ｂ）第２マスク層６２Ａ及び第１マスク層６１Ａをパターニングし、更に、パターニングされた第１マスク層６１にアンダーカット部６１ａを設けた後、
（Ｃ）第１マスク層６１のアンダーカット部６１ａの下方を除き、記録層５３上に保護層６４を形成する。具体的には、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１４０］までと同じ工程を実行する。
【００７４】
［工程−２１０］
その後、実施例２にあっては、保護層６４で覆われていない記録層５３の部分を除去して絶縁領域２７０を形成する。具体的には、保護層６４を一種のエッチング用マスクとして、Ｃｌ2ガスを用いたドライエッチング法にて保護層６４で覆われていない記録層５３の部分を除去することで、除去部分６５に相当する絶縁領域２７０を得ることができる（図６の（Ａ）参照）。
【００７５】
［工程−２２０］
次いで、実施例１の［工程−１６０］〜［工程−１８０］と同じ工程を実行する。ここで、実施例１の［工程−１７０］と同じ工程にあっては、全面に、ＣＶＤ法にて層間絶縁層２６を成膜したとき、記録層５３の除去された部分が、層間絶縁層２６を構成する絶縁材料にて埋め込まれ、絶縁領域２７０が形成される（図６の（Ｂ）参照）。
【実施例３】
【００７６】
実施例３は、本発明の第３の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法に関する。実施例３の磁気抵抗効果素子の製造方法によって得られる磁気抵抗効果素子（模式的な一部断面図を図７に示す）の構成、構造は、絶縁領域３７０及び磁気シールド層３８０の構造が若干異なる点を除き、実施例１にて得られた磁気抵抗効果素子の構成、構造と、実質的に、同じであるが故に、詳細な説明は省略する。
【００７７】
以下、下層絶縁層２４等の模式的な一部端面図である図８の（Ａ）及び（Ｂ）、図９の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例３の磁気抵抗効果素子の製造方法を説明する。
【００７８】
［工程−３００］
実施例３にあっては、先ず、記録層５３が設けられた積層構造体５０を形成し、次いで、積層構造体５０上にマスク層６０Ａ（第１マスク層６１Ａ、第２マスク層６２Ａ）を形成する。具体的には、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１２０］までと同じ工程を実行する。但し、実施例３にあっては、第２マスク層６２Ａの上に、ＳｉＯ2から成る絶縁物ハードマスク層６６をバイアス高密度プラズマＣＶＤ（ＨＤＰ−ＣＶＤ）法にて形成し、絶縁物ハードマスク層６６の上に、パターニングされたレジスト層６３を、周知のフォトリソグラフィ技術に基づき形成する。そして、レジスト層６３をエッチング用マスクとして、絶縁物ハードマスク層６６をＲＩＥ法に基づきパターニングする（図８の（Ａ）参照）。尚、第１マスク層６１ＡをＴｉから構成し、第２マスク層６２ＡをＴｉＮから構成した。
【００７９】
［工程−３１０］
その後、レジスト層６３及び絶縁物ハードマスク層６６をマスクとして、マスク層６０Ａ（第２マスク層６２Ａ及び第１マスク層６１Ａ）を、イオンミーリング法にてパターニングして、パターニングされたマスク層６０（第２マスク層６２及び第１マスク層６１）を得る。併せて、マスク層６０に隣接した記録層５３の部分５３Ｂをその厚さ方向に一部分除去する。第２マスク層６２Ａ及び第１マスク層６１Ａのイオンミーリング法によるパターニング条件を、以下に例示する。尚、その厚さ方向に一部分が除去された記録層５３の部分５３Ｂの幅が２０ｎｍ、深さが５ｎｍとなるように、イオンミーリングの条件を設定した。尚、マスク層６０の側面に衝突したイオンがマスク層の側面において反射され、マスク層６０に隣接した記録層５３の部分５３Ｂに衝突するが、係る反射したイオンの記録層５３への入射角が約１０度となるように、イオンミーリングの条件を設定した。ここで、記録層５３の除去部分を参照番号６７で示した。
【００８０】
［第２マスク層６２Ａ及び第１マスク層６１Ａのイオンミーリング法に基づくパターニング］
エッチング圧力：３×１０-2Ｐａ
使用ガス      ：Ａｒ＝１２ｓｃｃｍ
加速電圧      ：４００Ｖ
加速電流      ：１１０ｍＡ
減速電圧      ：−３００Ｖ
ビーム角度    ：−１０度（基板面に垂直入射を０度として）
【００８１】
［工程−３２０］
その後、マスク層６０に隣接した記録層５３の残された部分５３Ｂに絶縁化処理を施すことで、絶縁領域３７０を形成する（図９の（Ａ）参照）。尚、この工程においては、磁気シールド層３８０とすべき記録層５３の延在部５３Ａの部分の表面領域にも、絶縁化処理が施される。ここで、絶縁化処理は、マスク層６０に隣接した記録層５３の残された部分５３Ｂ、及び、磁気シールド層８０とすべき記録層５３の延在部５３Ａの部分の表面領域の酸化処理とする。より具体的には、実施例１の［工程−１５０］と同様に、プラズマ酸化法に基づき絶縁化処理を行えばよい。あるいは又、実施例１の［工程−１５０］にて説明したと同様に、フッ化処理といった絶縁化処理を行ってもよいし、窒化処理といった絶縁化処理を行ってもよい。
【００８２】
［工程−３３０］
次いで、全面に、ＣＶＤ法にて層間絶縁層２６を成膜した後、層間絶縁層２６、更には、絶縁物ハードマスク層６６を化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）にて平坦化し、第２マスク層（接続部）６２を露出させる（図９の（Ｂ）参照）。
【００８３】
［工程−３４０］
その後、層間絶縁層２６上に、第２マスク層（接続部）６２に接する第２配線（ビット線）４２を、周知の方法で形成することで、実施例３の磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【００８４】
実施例３、あるいは、後述する実施例４にあっては、マスク層に隣接した記録層の部分をその厚さ方向に一部分除去した後、マスク層に隣接した記録層の残された部分に絶縁化処理を施すことで絶縁領域を形成し、あるいは又、マスク層に隣接した記録層の部分を除去した後、マスク層に隣接した記録層の除去された部分を絶縁材料で埋め込み、絶縁領域を形成する。従って、得られた磁気抵抗効果素子にあっては、電流によるスピン注入磁化反転に基づき情報が書き込まれる記録層の外縁部は絶縁領域を介して磁気シールド層によって囲まれている。それ故、隣接するスピン注入型磁気抵抗効果素子にて発生した漏洩磁界に起因して記録層の磁化が乱されるといったディスターブ現象が発生し難い。しかも、磁気シールド層は記録層の延在部から構成されているので、磁気抵抗効果素子の構成、構造の簡素化を図ることができる。また、磁化参照層にて発生した漏洩磁界によって、Ｈfが変化するといった現象も、磁気シールド層が存在するが故に、発生し難い。それ故、より高い性能、信頼性を有する磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【実施例４】
【００８５】
実施例４は、本発明の第４の態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法に関する。実施例４の磁気抵抗効果素子の製造方法によって得られる磁気抵抗効果素子（模式的な一部断面図を図１０に示す）の構成、構造は、絶縁領域４７０の構造が若干異なる点を除き、実施例３にて得られた磁気抵抗効果素子の構成、構造と、実質的に、同じであるが故に、詳細な説明は省略する。
【００８６】
以下、下層絶縁層２４等の模式的な一部端面図である図１１の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例４の磁気抵抗効果素子の製造方法を説明する。
【００８７】
［工程−４００］
先ず、実施例３の［工程−３００］〜［工程−３２０］と同様の工程を実行する。但し、実施例４にあっては、［工程−３２０］と同様の工程において、マスク層６０に隣接した記録層５３の部分５３Ｃを除去する。このようなマスク層６０に隣接した記録層５３の部分５３Ｃの除去は、第２マスク層６２Ａ及び第１マスク層６１Ａのイオンミーリング法に基づくパターニングを行う際に、基板面に対して垂直入射を０度とした場合、イオンビームのビーム角度を０度乃至１０度の範囲とするといった条件を採用することで達成することができる。尚、記録層５３の除去部分を参照番号６８で示すが、実施例３と異なり、記録層５３の除去部分６８には、記録層５３は残されていない。
【００８８】
［工程−４１０］
その後、実施例３の［工程−３４０］〜［工程−３５０］と同様の工程を実行する。ここで、実施例３の［工程−３４０］と同じ工程にあっては、全面に、ＣＶＤ法にて層間絶縁層２６を成膜したとき、記録層５３の除去された部分５３Ｃが、層間絶縁層２６を構成する絶縁材料にて埋め込まれ、絶縁領域４７０が形成される。
【００８９】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した各種の積層構造、マスク層の構造、構成、使用した材料等は例示であり、適宜、変更することができる。各実施例においては、記録層が積層構造体の最上層に位置する構造を有するスピン注入型磁気抵抗効果素子を説明したが、場合によっては、各層の積層順序を逆とし、記録層が最下層に位置する構造を有するスピン注入型磁気抵抗効果素子とすることもできる。第２配線（ビット線）４２の延びる方向の射影像は、選択用トランジスタＴＲを構成するゲート電極１２の延びる方向の射影像と直交する形態とすることもできる。実施例においては、記録層の平面形状を楕円形としたが、その代わりに、特開２００５−３５３７８８（特願２００４−１７２１２２）に開示された形状とすることもできる。また、図１４の（Ａ）あるいは（Ｂ）に模式的な部分的平面図を示したように、隣接するスピン注入型磁気抵抗効果素子をオフセット配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、実施例１の磁気抵抗効果素子の模式的な一部断面図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の磁気抵抗効果を有するメモリ素子の製造方法を説明するための下層絶縁層等の模式的な一部端面図である。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２の（Ｂ）に引き続き、実施例１の磁気抵抗効果を有するメモリ素子の製造方法を説明するための下層絶縁層等の模式的な一部端面図である。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３の（Ｂ）に引き続き、実施例１の磁気抵抗効果を有するメモリ素子の製造方法を説明するための下層絶縁層等の模式的な一部端面図である。
【図５】図５は、実施例２の磁気抵抗効果素子の模式的な一部断面図である。
【図６】図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例２の磁気抵抗効果を有するメモリ素子の製造方法を説明するための下層絶縁層等の模式的な一部端面図である。
【図７】図７は、実施例３の磁気抵抗効果素子の模式的な一部断面図である。
【図８】図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例３の磁気抵抗効果を有するメモリ素子の製造方法を説明するための下層絶縁層等の模式的な一部端面図である。
【図９】図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、図８の（Ｂ）に引き続き、実施例３の磁気抵抗効果を有するメモリ素子の製造方法を説明するための下層絶縁層等の模式的な一部端面図である。
【図１０】図１０は、実施例４の磁気抵抗効果素子の模式的な一部断面図である。
【図１１】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例４の磁気抵抗効果を有するメモリ素子の製造方法を説明するための下層絶縁層等の模式的な一部端面図である。
【図１２】図１２は、記録層をＣｏ−Ｆｅから構成し、プラズマ酸化法にて係る記録層を酸化したときのプラズマ酸化の時間と、記録層の表面からどの程度の深さまで酸化が進行したかを調べた結果を示すグラフである。
【図１３】図１３の（Ａ）及び（Ｂ）は、スピン注入磁化反転を適用したスピン注入型磁気抵抗効果素子の概念図、及び、記録層（磁化反転層）の模式的な平面図であり、図１３の（Ｃ）は、スピン注入型磁気抵抗効果素子において、磁化参照層の磁化方向が反強磁性体層との交換結合により固定されている状態を示す模式図であり、図１３の（Ｄ）は、ダブル・スピンフィルター構造を有するスピン注入型磁気抵抗効果素子の概念図である。
【図１４】図１４の（Ａ）及び（Ｂ）は、ディスターブ現象の発生を避けるために配置を改善した従来のスピン注入型磁気抵抗効果素子の模式的な部分的平面図である。
【符号の説明】
【００９１】
ＴＲ・・・選択用トランジスタ、１０・・・半導体基板、１１・・・素子分離領域、１２・・・ゲート電極（ワード線）、１３・・・ゲート絶縁膜、１４Ａ，１４Ｂ・・・ソース／ドレイン領域、１５・・・コンタクトホール、１６・・・センス線、２１，２４・・・下層絶縁層、２２・・・接続孔、２６・・・層間絶縁層、３０・・・磁気抵抗効果素子（スピン注入型磁気抵抗効果素子）、４１・・・第１配線、４２・・・第２配線（ビット線）、５０・・・積層構造体、５１・・・磁化参照層、５２・・・非磁性体膜（トンネル絶縁膜）、５３・・・記録層、５３Ａ・・・記録層の延在部、５３Ｂ・・・マスク層に隣接した記録層の残された部分、５３Ｃ・・・マスク層に隣接した記録層の部分、５４，５４Ａ，５４Ｂ・・・反強磁性体層、６０・・・マスク層、６１・・・第１マスク層（キャップ層）、６１ａ・・・アンダーカット部、６２・・・第２マスク層（接続部）、６３・・・レジスト層、６４・・・保護層、６５，６７，６８・・・記録層の除去部分、６６・・・絶縁物ハードマスク層、１７０，２７０，３７０，４７０・・・絶縁領域、１８０，３８０・・・磁気シールド層
【図１】
2009290050.tif 000003
【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】
2009290050.tif 000012
【図１１】
2009290050.tif 000013
【図１２】
2009290050.tif 000014
【図１３】
2009290050.tif 000015
【図１４】
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