"半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ、第1の金属磁性体膜と、前記第1の金属磁性体膜上に設けられた絶縁膜と、前記第1の金属磁性体膜と前記絶縁膜との間に設けられた第1の中間磁性膜と、前記絶縁膜上に設けられた第2の金属磁性体膜と、前記絶縁膜と前記第2の金属磁性体膜との間に設けられた第2の中間磁性膜とを含む磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子上に設けられた層間絶縁膜とを具備してなり、前記第1の金属磁性体膜は、非磁性元素を含み、かつ、その膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有し、前記第2の金属磁性体膜は、非磁性元素を含み、かつ、その膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有し、前記磁気抵抗素子は、前記第1の金属磁性体膜と前記第1の中間磁性膜との間、および、前記第2の中間磁性膜と前記第2の金属磁性体膜との間の少なくとも一方に設けられ、前記非磁性元素の拡散に対してバリア性を有する金属窒化物または金属炭化物で形成された拡散防止膜をさらに含んでいることを特徴する半導体記憶装置。前記金属窒化物または前記金属炭化物は、タンタル、チタン、タングステン、モリブデン、ニオブ、ジルコニウムもしくはハウニウムの窒化物または炭化物であることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。前記第1および第2の金属磁性体膜は、非磁性元素を含む人工格子または非磁性元素を含む合金で形成されていることを特徴する請求項1または2に記載の半導体記憶装置。前記絶縁膜は、酸化マグネシウムからなるトンネルバリア膜であることを特徴する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。前記第1および第2の中間磁性膜は前記絶縁膜に接するように形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。熱負荷によるTMR比の減少を抑制できる磁気抵抗効果を利用した半導体記憶装置を提供すること。実施形態の半導体記憶装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ、第1の金属磁性体膜と、前記第1の金属磁性体膜上に設けられた絶縁膜と、前記第1の金属磁性体膜と前記絶縁膜との間に設けられた第1の中間磁性膜と、前記絶縁膜上に設けられた第2の金属磁性体膜と、前記絶縁膜と前記第2の金属磁性体膜との間に設けられた第2の中間磁性膜とを含む磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子上に設けられた層間絶縁膜とを具備してなり、前記第1の金属磁性体膜は、非磁性元素を含み、かつ、その膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有し、前記第2の金属磁性体膜は、非磁性元素を含み、かつ、その膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有し、前記磁気抵抗素子は、前記第1の金属磁性体膜と前記第1の中間磁性膜との間、および、前記第2の中間磁性膜と前記第2の金属磁性体膜との間の少なくとも一方に設けられ、前記非磁性元素の拡散に対してバリア性を有する金属窒化物または金属炭化物で形成された拡散防止膜をさらに含んでいることを特徴する。以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。第1の実施形態図1は、第1の実施形態に係る半導体記憶装置を模式的に示す断面図である。図中、100はP型のシリコン基板半導体基板を示しており、このシリコン基板100の表面には素子分離領域101が形成されている。素子分離領域101により分離されたシリコン基板100の領域アクティブエリアには選択トランジスタ10が形成されている。この選択トランジスタ10は、MTJ素子20を選択するための素子である。MTJ素子20は、垂直磁化磁性膜第1の金属磁性体膜116と、垂直磁化磁性膜116上に設けられたトンネルバリア膜絶縁膜119と、垂直磁化磁性膜116とトンネルバリア膜119との間に設けられ、トンネルバリア膜119に接するように形成された界面磁性膜第1の中間磁性膜118と、トンネルバリア膜119上に設けられた垂直磁化磁性膜第2の金属磁性体膜123と、トンネルバリア膜119と垂直磁化磁性膜123との間に設けられ、トンネルバリア膜119に接するように形成された界面磁性膜第2の中間磁性膜120を含んでいる。ここで、垂直磁化磁性膜116は、非磁性元素を含み、かつ、その膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有する。垂直磁化磁性膜123は、非磁性元素を含み、かつ、その膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有する。MTJ素子20は、垂直磁化磁性膜116と界面磁性膜118との間に設けられ、垂直磁化磁性膜116中の非磁性元素の拡散に対してバリア性を有する拡散防止膜117と、界面磁性膜120と垂直磁化磁性膜123との間に設けられ、垂直磁化磁性膜123中の非磁性元素の拡散に対してバリア性を有する拡散防止膜121とをさらに含んでいるMTJ素子20上には、層間絶縁膜127,132が設けられている。層間絶縁膜127上には第1上部配線131が形成され、層間絶縁膜132上には第2上部配線134が形成されている。第2上部配線134よりも上の上部配線層は省略してあり、図示してない。以下、本実施形態の半導体記憶装置の製造工程に従って、本実施形態の半導体記憶装置についてさらに説明する。図2-図11は、本実施形態の半導体記憶装置の製造方法を説明するための断面図である。[図2]P型シリコン基板100の表面に形成したトレンチ内に、絶縁膜が埋め込まれてなるSTIShallowTrenchIsolation構造の素子分離領域101を周知の方法により形成する。P型シリコン基板100の表面上にゲート酸化膜102を熱酸化により形成する。ゲート酸化膜102上にゲート電極となるN型多結晶シリコン膜103を形成する。N型多結晶シリコン膜103上にゲート電極となるWSix膜タングステンシリサイド膜またはW膜タングステン膜の導電膜104を形成する。導電膜104上にシリコン窒化膜105を形成する。[図3]シリコン窒化膜105、導電膜104、N型多結晶Si膜103およびゲート酸化膜102をRIEプロセスによりゲート状に加工する。導電膜104がタングステンシリサイド膜の場合、ポリサイドゲート構造のゲート電極103,104が得られる。導電膜104がタングステンシ膜の場合、ポリメタル構造のゲート電極103,104が得られる。シリコン窒化膜105をマスクに用いたイオン注入プロセスにより、P型シリコン基板100の表面にソース/ドレイン領域エクステンション107exとなるPまたはAsを含む不純物領域を形成する。シリコン窒化膜を全面に堆積し、続いて、当該シリコン窒化膜をRIEプロセスによりエッチングすることにより、上記シリコン窒化膜からなるサイドウォールスペーサ106をゲート部102,103,104,105の側壁に形成する。シリコン窒化膜105およびサイドウォールスペーサ106をマスクに用いたイオン注入プロセスにより、P型シリコン基板100の表面にソース/ドレイン領域107となるPまたはAsを含む不純物領域を形成する。熱処理により上記不純物領域内のPまたはAsを活性化し、エクステンションを含むソース/ドレイン領域107,107exを形成する。[図4]層間絶縁膜108となるシリコン酸化膜をCVDプロセスにより全面に堆積し、当該シリコン酸化膜をCMPプロセスにより平坦化することにより、表面が平坦な層間絶縁膜108を形成する。一方のソース/ドレイン領域107に連通するコンタクトホールを層間絶縁膜108に開口し、上記コンタクトホールの底面および側面を覆う薄いTi膜チタン膜をスパッタ法またはCVD法により形成し、続いて、フォーミングガス中での処理により、上記チタン膜をTiN膜窒化チタン膜109に変える。コンタクトプラグ110となるタングステン膜をCVDプロセスにより全面に堆積し、CMPプロセスによりコンタクトホール外の領域のタングステン膜を除去することによりダマシンプロセス、コンタクトホール内にコンタクトプラグ110を形成する。[図5]CVDプロセスにより全面にシリコン窒化膜111を堆積し、その後、他方のソース/ドレイン領域107に連通するコンタクトホールをシリコン窒化膜111および層間絶縁膜108に開口する。窒化チタン膜109およびコンタクトプラグ110の場合と同様のプロセスにより、上記コンタクトホール内に窒化チタン膜112およびコンタクトプラグ113を形成する。[図6]次に、MTJ素子を形成するためのプロセスに進む。MTJ素子を形成する各種の膜は基本的にスパッタ法で成膜される。まず、全面シリコン窒化膜111、窒化チタン膜112、コンタクトプラグ113の露出表面上に、MTJ素子の下部電極となるTa膜タンタル膜114を形成する。タンタル膜114の厚さは、例えば、5.0nmである。タンタル膜114上に、配向制御膜115を形成する。本実施形態では、配向制御膜115として、Pt膜プラチナ膜115を使用する。プラチナ膜の厚さは、例えば、5.0nmである。次に、配向制御膜115上に参照層となる垂直磁化磁性膜116を形成する。この垂直磁化磁性膜116は、例えば、FePt、FePd、CoPt、CoPdもしくはCoFePtの合金膜、または、Co膜とPt膜とを交互に積層したCo/Pt人工格子もしくはCo膜とPd膜とを交互に積層したCo/Pd人工格子である。これらの人工格子において、その積層周期は特性に応じて、1~20の範囲で変更可能である。また、垂直磁化磁性膜116中に含まれる非磁性元素は、Pt、Pd以外の元素、例えば、Tbテルビウムでも構わない。この場合、垂直磁化磁性膜の材料として、例えば、Tb-CoFeを用いる。垂直磁化磁性膜116中の磁性元素の拡散を防止するための拡散防止膜117を垂直磁化磁性膜116上に形成する。拡散防止膜117は、例えば、TaNx膜窒化タンタル膜である。拡散防止膜117の厚さは、例えば、0.5nmである。拡散防止膜117上に参照層側の界面磁性膜118’を形成する。本実施形態では、界面磁性膜118’として、Co40Fe40B20膜数字は原子を単位とする組成比を使用する。このCo40Fe40B20膜の厚さは、例えば、1.0nmである。上記組成比以外のCoFeB膜を用いても構わない。界面磁性膜118’上にトンネルバリア膜119を形成する。本実施形態では、トンネルバリア膜119として、MgO膜を使用する。トンネルバリア膜119の厚さは、例えば、1.5nmである。トンネルバリア膜119上に、記憶層側の界面磁性膜120’を形成する。本実施形態では、界面磁性膜120’として、Co40Fe40B20膜を使用する。このCo40Fe40B20膜の厚さは、例えば、1.0nmである。上記組成比以外のCoFeB膜を用いても構わない。後工程で形成される記憶層に含まれる磁性元素の拡散を防止するための拡散防止膜121を界面磁性膜120’上に形成する。拡散防止膜121は、例えば、TaNx膜窒化タンタル膜である。拡散防止膜121の厚さは、例えば、0.5nmである。拡散防止膜121上に、記憶層側の界面磁性膜122’を形成する。本実施形態では、界面磁性膜122’として、Co40Fe40B20膜を使用する。このCo40Fe40B20膜の厚さは、例えば、0.5nmである。上記組成比以外のCoFeB膜を用いても構わない。なお、界面磁性膜122’は必ずしも形成する必要ない。界面磁性膜122’を形成せずに残りの工程を行っても構わない。界面磁性膜122’上に界面磁性膜122’を形成しない場合は拡散防止膜121上に、記憶層となる垂直磁化磁性膜123を形成する。この垂直磁化磁性膜123は、例えば、Co膜とPt膜とを交互に積層したCo/Pt人工格子、または、Co膜とPd膜を交互に積層したCo/Pd人工格子等を用いる。これらの人工格子においては、その積層周期は特性に応じて、1~20の範囲で変更可能である。また、垂直磁化磁性膜123中に含まれる非磁性元素は、Pt、Pd以外の元素、例えば、Tbテルビウムでも構わない。この場合、垂直磁化磁性膜の材料として、例えば、Tb-CoFeを用いる。垂直磁化磁性膜123上に、MTJ素子の上部電極となるTa膜タンタル膜124を形成する。タンタル膜124の厚さは、例えば、10nmである。[図7]真空中でのアニールにより、トンネルバリア膜119であるMgO膜を結晶化する。このときのアニール結晶化アニールにより、MgO膜が結晶化すると同時に、界面磁性膜118’,120’,122’であるCo40Fe40B20膜も結晶化し、当該Co40Fe40B20膜はBが離脱して、Co50Fe50膜で形成された界面磁性膜118,120,122が得られる。本願発明者等は、拡散防止膜117,121が無い従来構造の場合、トンネルバリア膜119であるMgO膜を結晶化するためのアニール時において、垂直磁化磁性膜116,123中の非磁性元素が、トンネルバリア膜119やその近傍例えば、界面磁性膜118,120に拡散し、その結果として、TMR比が減少するという問題があることを見出した。これに対して本実施形態の場合、拡散防止膜117,121によって、垂直磁化磁性膜116,123中の非磁性元素が、トンネルバリア膜119やその近傍に拡散することを効果的に防止できる。したがって、本実施形態によれば、MgO膜を結晶化することで本来は得られるべき効果、つまり、巨大なTMR比を得られるようになる。なお、本実施形態では、参照層側および記憶層側の両方に拡散防止膜を設けたが、どちらか一方だけでも構わない。この場合でも、MgO膜の結晶化アニールに伴う熱負荷の影響非磁性元素の拡散を軽減できるので、従来よりも大きいTMR比が得られる。[図8]タンタル膜124上にハードマスク125となるシリコン酸化膜をCVDプロセスにより形成し、このシリコン酸化膜を図示しないレジストパターンをマスクにしてエッチングすることにより、ハードマスク125を形成する。ハードマスク125をマスクに用いて、積層膜124-114をRIEプロセスにより所定の形状に加工することにより、所定形状の下部電極114、配向制御膜115、参照層116、記憶層123、上部電極124等が形成され、MTJ素子20が得られる。[図9]MTJ素子20の上面および側面を覆う保護膜126を形成する。本実施形態では、保護膜126として、シリコン窒化膜を使用する。このシリコン窒化膜は、例えば、CVDプロセスにより形成する。MTJ素子20および保護膜126を含む領域上に層間絶縁膜127を形成する。本実施形態では、層間絶縁膜127として、シリコン酸化膜を使用する。このシリコン酸化膜は、例えば、CVDプロセスにより形成する。シリコン酸化膜の成膜温度は、例えば、400~500°Cである。本願発明者等は、このような温度の熱負荷がMTJ素子20にかかると、拡散防止膜117,121が無い従来構造の場合、垂直磁化磁性膜116,123中の非磁性元素の拡散外方拡散が生じ、非磁性元素がトンネルバリア膜119やその近傍例えば、界面磁性膜118,120に拡散し、その結果として、TMR比が減少するという問題があることを見出した。これに対して本実施形態の場合、拡散防止膜117,121によって、垂直磁化磁性膜116,123中の非磁性元素が、トンネルバリア膜119やその近傍に拡散することを効果的に防止でき、上記の問題を回避できる。したがって、本実施形態によれば、MgO膜を結晶化することで本来は得られるべき効果、つまり、巨大なTMR比を得られるようになる。なお、本実施形態では、参照層側および記憶層側の両方に拡散防止膜を設けたが、どちらか一方だけでも構わない。この場合でも、層間絶縁膜の成膜に伴う熱負荷の影響非磁性元素の拡散を軽減できるので、従来よりも大きいTMR比が得られる。[図10]上部電極124に連通するコンタクトホールおよびコンタクトプラグ110に連通するコンタクトホールを同時に形成する。このとき、層間絶縁膜127シリコン酸化膜をエッチングする時と、保護膜シリコン窒化膜126、ハードマスクシリコン窒化膜125およびシリコン窒化膜111のエッチングする時とで、エッチングレートを変える。すなわち、層間絶縁膜127シリコン酸化膜をエッチングする時は、シリコン酸化膜はシリコン窒化膜よりもエッチングレートが十分に高く、保護膜シリコン窒化膜126、ハードマスクシリコン窒化膜125およびシリコン窒化膜111をエッチングする時は、シリコン窒化膜はシリコン酸化膜よりもエッチングレートよりも十分に高い。次に、コンタクトプラグ128,129となるアルミニウム膜を全面に形成し、CMPプロセスにより上記コンタクトホール外の領域のアルミニウム膜を除去することによりダマシンプロセス、コンタクトプラグ128,129を形成する。ダマシンプロセスにより表面が平坦化された表面層間絶縁膜127、コンタクトプラグ128,129の露出表面上に、シリコン酸化膜130を形成する。[図11]RIEプロセスにより、コンタクトプラグ128,129に連通する配線溝をシリコン酸化膜130に形成し、続いて、配線材料例えば、アルミニウムの堆積とCMPプロセスによる平坦化とにより、上記配線溝内に第1上部配線131を埋め込み形成する。表面が平坦化された表面層間絶縁膜132,第1上部配線133の露出表面上に、層間絶縁膜132を形成する。層間絶縁膜132は、例えば、シリコン酸化膜である。この時も、層間絶縁膜132の成膜時における非磁性元素の拡散は、拡散防止膜117,121によって防止できるので、TMR比の低下を防止できる。RIEプロセスにより、シリコン酸化膜132にビアホールを形成し、続いて、プラグ材料例えば、アルミニウムとCMPプロセスによる平坦化とにより、第1上部配線131に接続するビアプラグ133を形成する。その後、第1上部配線131と同様のプロセスにより、ビアプラグ133に接続する第2上部配線を形成して、図1に示した半導体記憶装置が得られる。本実施形態の半導体記憶装置は、拡散防止膜117,121を備えているので、製造途中のみならず、製造後の半導体記憶装置の使用中における非磁性元素の拡散によるTMR比の低下も防止できるようになる。以上述べたように本実施形態によれば、垂直磁化磁性膜中の非磁性元素の拡散による、トンネルバリア膜やその近傍の膜の劣化を、拡散防止膜により防止できるので、熱負荷によるTMR比の減少を抑制できる磁気抵抗効果を利用した半導体記憶装置を提供できるようになる。第2の実施形態図12は、第2の実施形態に係る半導体記憶装置を模式的に示す断面図である。なお、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、参照層と記憶層の積層順が逆であることである。すなわち、本実施形態では、下側が記憶層、上側が参照層のMTJ素子が用いられている。本実施形態でも第1の実施形態と同様の効果が得られる。なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、配向制御膜としてPt膜を用いたが、Ir膜もしくはRu膜を用いても構わない。また、Pt膜、Ir膜およびRu膜の少なくとも二つを含む積層膜を用いても構わない。また、上記実施形態では、参照層および記憶層の界面磁性としてCoFeB膜を用いたが、CoFe膜、Co膜もしくはFe膜を用いても構わない。また、上記実施形態では、タンタルの窒化物で形成された拡散防止膜を用いたが、チタン、タングステン、モリブデン、ニオブ、ジルコニウムまたはハウニウムの窒化物で形成された拡散防止膜を用いても構わない。さらに、上記の窒化物以外にも、タンタル、チタン、タングステン、モリブデン、ニオブ、ジルコニウムもしくはハウニウムの炭化物で形成された拡散防止膜を用いても構わない。なお、本発明者等の検討によれば、タンタルと比較して、タンタルの窒化物で形成された拡散防止膜は良好であることが分かった。その理由は、同じ熱負荷で比べるとここでは、MTJ工程以降なので例えば400°C程度、タンタルの窒化物は母体の単金属に対してアモルファス性が高いので、拡散防止膜の粒界を介しての非磁性元素の拡散を効果的に防止できるからだと考えられる。本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。"