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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022139928
(43)【公開日】2022-09-26
(54)【発明の名称】磁気記憶装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/8239 20060101AFI20220915BHJP
H01L 43/08 20060101ALI20220915BHJP
【ＦＩ】
H01L27/105 447
H01L43/08 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021040512
(22)【出願日】2021-03-12
(71)【出願人】
【識別番号】318010018
【氏名又は名称】キオクシア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】冨岡 和広
【テーマコード（参考）】
4M119
5F092
【Ｆターム（参考）】
4M119AA19
4M119BB01
4M119CC05
4M119DD17
4M119DD24
4M119DD26
4M119DD42
4M119JJ03
4M119JJ04
4M119JJ12
5F092AA11
5F092AB06
5F092AC12
5F092AD03
5F092AD23
5F092AD25
5F092BB23
5F092BB36
5F092BB43
5F092BB53
5F092BB55
5F092BC04
5F092CA02
5F092CA03
5F092CA08
(57)【要約】
【課題】 優れた特性を有する磁気抵抗効果素子を含む磁気記憶装置を提供する。
【解決手段】 実施形態に係る磁気記憶装置は、下部電極２０と、下部電極上に設けられた積層構造１０であって、可変の磁化方向を有する第１の磁性層と、固定された磁化方向を有する第２の磁性層と、第１の磁性層と第２の磁性層との間に設けられた非磁性層とを含む積層構造と、下部電極の側壁に設けられ、所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する第１の側壁絶縁層３０と、積層構造の側壁に設けられ、所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する第２の側壁絶縁層４０とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】 実施形態に係る磁気記憶装置は、下部電極２０と、下部電極上に設けられた積層構造１０であって、可変の磁化方向を有する第１の磁性層と、固定された磁化方向を有する第２の磁性層と、第１の磁性層と第２の磁性層との間に設けられた非磁性層とを含む積層構造と、下部電極の側壁に設けられ、所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する第１の側壁絶縁層３０と、積層構造の側壁に設けられ、所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する第２の側壁絶縁層４０とを備える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下部電極と、
前記下部電極上に設けられた積層構造であって、可変の磁化方向を有する第１の磁性層と、固定された磁化方向を有する第２の磁性層と、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に設けられた非磁性層とを含む積層構造と、
前記下部電極の側壁に設けられ、所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する第１の側壁絶縁層と、
前記積層構造の側壁に設けられ、前記所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する第２の側壁絶縁層と、
を備えることを特徴とする磁気記憶装置。
前記下部電極上に設けられた積層構造であって、可変の磁化方向を有する第１の磁性層と、固定された磁化方向を有する第２の磁性層と、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に設けられた非磁性層とを含む積層構造と、
前記下部電極の側壁に設けられ、所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する第１の側壁絶縁層と、
前記積層構造の側壁に設けられ、前記所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する第２の側壁絶縁層と、
を備えることを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項2】
前記所定元素は、マグネシウム（Ｍｇ）、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バリウム（Ｂａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）及びタングステン（Ｗ）から選択される
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項3】
前記積層構造の積層方向に平行な方向から見て、前記第１の側壁絶縁層の上面のパターンの一部は、前記積層構造の下面のパターンの外側に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項4】
前記第１の側壁絶縁層のリング状の上面の外周の直径は、前記積層構造の下面の直径よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項5】
前記第１の側壁絶縁層のリング状の上面の内周の直径は、前記積層構造の下面の直径よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項6】
前記第１の側壁絶縁層の上端部分は外側に突出している
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項7】
前記第２の側壁絶縁層は、前記第１の磁性層、前記第２の磁性層及び前記非磁性層の側面を覆っている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項8】
前記積層構造は、前記第２の磁性層から前記第１の磁性層に印加される磁界をキャンセルするための第３の磁性層をさらに含み、
前記第２の側壁絶縁層は、前記第１の磁性層、前記第２の磁性層、前記第３の磁性層及び前記非磁性層の側面を覆っている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
前記第２の側壁絶縁層は、前記第１の磁性層、前記第２の磁性層、前記第３の磁性層及び前記非磁性層の側面を覆っている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項9】
前記第２の側壁絶縁層の側面は、前記第２の側壁絶縁層の材料とは異なる材料で形成された絶縁領域で覆われている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項10】
前記第１の側壁絶縁層の側面は、前記第１の側壁絶縁層の材料とは異なる材料で形成された絶縁領域で覆われている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体基板上に磁気抵抗効果素子が集積化された磁気記憶装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－９４１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
優れた特性を有する磁気抵抗効果素子を含む磁気記憶装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態に係る磁気記憶装置は、下部電極と、前記下部電極上に設けられた積層構造であって、可変の磁化方向を有する第１の磁性層と、固定された磁化方向を有する第２の磁性層と、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に設けられた非磁性層とを含む積層構造と、前記下部電極の側壁に設けられ、所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する第１の側壁絶縁層と、前記積層構造の側壁に設けられ、前記所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する第２の側壁絶縁層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１の実施形態に係る磁気記憶装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図2】第１の実施形態に係る磁気記憶装置の積層構造の構成を模式的に示した断面図である。
【図3】第１の実施形態に係る磁気記憶装置の積層構造の下面のパターンと側壁絶縁層の上面のパターンとの位置関係を模式的に示した図である。
【図4A】第１の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図4B】第１の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図4C】第１の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図4D】第１の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図4E】第１の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図4F】第１の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図4G】第１の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図5】第２の実施形態に係る磁気記憶装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図6】第２の実施形態に係る磁気記憶装置の積層構造の下面のパターンと側壁絶縁層の上面のパターンとの位置関係を模式的に示した図である。
【図7A】第２の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図7B】第２の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図7C】第２の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図7D】第２の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図7E】第２の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図7F】第２の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図7G】第２の実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図8】第１及び第２の実施形態で示した磁気抵抗効果素子が適用される磁気記憶装置の構成を模式的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【0008】
（実施形態１）
図１は、第１の実施形態に係る磁気記憶装置の構成を模式的に示した断面図である。なお、図に示されたＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに交差する方向である。より具体的には、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに直交する方向である。
図１は、第１の実施形態に係る磁気記憶装置の構成を模式的に示した断面図である。なお、図に示されたＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに交差する方向である。より具体的には、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに直交する方向である。
【0009】
図１に示すように、半導体基板１００の上方に、積層構造１０、下部電極２０、側壁絶縁層（第１の側壁絶縁層）３０、側壁絶縁層（第２の側壁絶縁層）４０、下部導電層５０及び絶縁領域６１～６４が設けられている。
【0010】
積層構造１０は、磁気抵抗効果素子を構成するものである。磁気抵抗効果素子には、ＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子が用いられる。
【0011】
図２は、積層構造１０の構成を模式的に示した断面図である。
【0012】
積層構造１０は、下部電極（図示せず）上に設けられ、記憶層（第１の磁性層）１１、参照層（第２の磁性層）１２、トンネルバリア層（非磁性層）１３、シフトキャンセリング層（第３の磁性層）１４、バッファ層１５、キャップ層１６及び上部層１７を含んでいる。
【0013】
記憶層（第１の磁性層）１１は、可変の磁化方向を有する強磁性層であり、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）及びボロン（Ｂ）を含有するＣｏＦｅＢ層で形成されている。可変の磁化方向とは、所定の書き込み電流に対して磁化方向が変わることを意味する。
【0014】
参照層（第２の磁性層）１２は、固定された磁化方向を有する強磁性層である。固定された磁化方向とは、所定の書き込み電流に対して磁化方向が変わらないことを意味する。参照層１２は、上層部分及び下層部分を含んでいる。上層部分は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）及びボロン（Ｂ）を含有するＣｏＦｅＢ層で形成されている。下層部分は、コバルト（Ｃｏ）と、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）及びパラジウム（Ｐｄ）から選択された少なくとも１つの元素とを含有している。
【0015】
トンネルバリア層（非磁性層）１３は、記憶層１１と参照層１２との間に設けられた絶縁層である。トンネルバリア層１３は、マグネシウム（Ｍｇ）及び酸素（Ｏ）を含有するＭｇＯ層で形成されている。
【0016】
シフトキャンセリング層（第３の磁性層）１４は、参照層１２の磁化方向に対して反平行の固定された磁化方向を有する強磁性層であり、参照層１２から記憶層１１に印加される磁界をキャンセルする機能を有している。シフトキャンセリング層１４は、コバルト（Ｃｏ）と、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）及びパラジウム（Ｐｄ）から選択された少なくとも１つの元素とを含有している。
【0017】
バッファ層１５は、シフトキャンセリング層１４の下層側に設けられ、導電材料で形成されている。
【0018】
キャップ層１６は、記憶層１１上に設けられ、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等で形成されている。
【0019】
上部層１７は、キャップ層１６上に設けられ、導電材料で形成されている。
【0020】
上述した積層構造１０によって構成される磁気抵抗効果素子は、垂直磁化を有するＳＴＴ（Spin Transfer Torque）型の磁気抵抗効果素子である。すなわち、記憶層１１、参照層１２及びシフトキャンセリング層１４の磁化方向は、それぞれの膜面に対して垂直である。
【0021】
記憶層１１の磁化方向が参照層１２の磁化方向に対して平行である場合には、磁気抵抗効果素子は低抵抗状態であり、記憶層１１の磁化方向が参照層１２の磁化方向に対して反平行である場合には、磁気抵抗効果素子は高抵抗状態である。したがって、磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果素子の抵抗状態に応じて２値データを記憶することが可能である。また、磁気抵抗効果素子に流れる電流の方向に応じて、磁気抵抗効果素子に低抵抗状態或いは高抵抗状態を設定することが可能である。
【0022】
なお、図２に示した磁気抵抗効果素子は、記憶層１１が参照層１２の上層側に位置するトップフリー型の磁気抵抗効果素子であったが、記憶層１１が参照層１２の下層側に位置するボトムフリー型の磁気抵抗効果素子を用いてもよい。
【0023】
下部電極２０は、磁気抵抗効果素子の下部電極として機能するものであり、チタン窒化物（ＴｉＮ）等の導電材料によって形成されている。
【0024】
側壁絶縁層（第１の側壁絶縁層）３０は、下部電極２０の側壁に設けられている。より具体的には、側壁絶縁層３０は、下部電極２０の側壁に沿って設けられており、下部電極２０の側壁全体を覆っている（囲んでいる）。側壁絶縁層３０は、所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する絶縁材料（酸化物材料）で形成されている。具体的には、側壁絶縁層３０は、所定元素（所定の金属元素）を含有する金属酸化物で形成されている。側壁絶縁層３０に含有されている所定元素は、マグネシウム（Ｍｇ）、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バリウム（Ｂａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）及びタングステン（Ｗ）から選択される。本実施形態では、側壁絶縁層３０はマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）で形成されている。
【0025】
側壁絶縁層（第２の側壁絶縁層）４０は、積層構造１０の側壁に設けられている。より具体的には、側壁絶縁層４０は、積層構造１０の側壁に沿って設けられており、積層構造１０の側壁を覆っている（囲んでいる）。本実施形態では、側壁絶縁層４０は積層構造１０の側壁全体を覆っている。ただし、側壁絶縁層４０は、少なくとも記憶層１１、参照層１２、トンネルバリア層１３及びシフトキャンセリング層１４の側面を覆っていればよい。側壁絶縁層４０は、側壁絶縁層３０に含有されている所定元素及び酸素（Ｏ）を含有する絶縁材料（酸化物材料）で形成されている。本実施形態では、側壁絶縁層４０はマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）で形成されている。
【0026】
下部導電層５０は、下部電極２０の下面に接続されている。下部導電層５０は、例えばワード線等の配線として用いられる。
【0027】
側壁絶縁層４０の側面は、側壁絶縁層４０の材料とは異なる絶縁材料で形成された絶縁領域６１で覆われている（囲まれている）。例えば、絶縁領域６１は、シリコン酸化物やシリコン窒化物で形成されている。
【0028】
側壁絶縁層３０の側面は、側壁絶縁層３０の材料とは異なる絶縁材料で形成された絶縁領域６２及び６３で覆われている（囲まれている）。例えば、絶縁領域６２はシリコン窒化物で形成され、絶縁領域６３はシリコン酸化物で形成されている。
【0029】
下部導電層５０の側面は、絶縁領域６４で覆われている。例えば、絶縁領域６４はシリコン酸化物或いはシリコン窒化物で形成されている。
【0030】
図３は、積層構造１０の下面のパターン及び側壁絶縁層３０の上面のパターンの位置関係を模式的に示した図である。具体的には、図３は、積層構造１０の下面のパターンの外周１０ｓ、側壁絶縁層３０の上面のパターンの外周３０ｓ１及び側壁絶縁層３０の上面のパターンの内周３０ｓ２の関係を模式的に示した図である。
【0031】
図３に示されるように、積層構造１０の積層方向（Ｚ方向）に平行な方向から見て、側壁絶縁層３０の上面のパターンの一部は、積層構造１０の下面のパターンの外側に位置している。別の観点から見ると、側壁絶縁層３０のリング状の上面の外周３０ｓ１の直径ｄ１は、積層構造１０の下面の外周１０ｓの直径ｄ０よりも大きいことが好ましい。また、側壁絶縁層３０のリング状の上面の内周３０ｓ２の直径ｄ２は、積層構造１０の下面の外周１０ｓの直径ｄ０よりも小さいことが好ましい。すなわち、ｄ１＞ｄ０＞ｄ２、の関係が満たされていることが好ましい。
【0032】
なお、上述した直径ｄ０は積層構造１０の下面の外周１０ｓの平均直径、直径ｄ１は側壁絶縁層３０のリング状の上面の外周３０ｓ１の平均直径、直径ｄ２は側壁絶縁層３０のリング状の上面の内周３０ｓ２の平均直径である。
【0033】
【0034】
まず、図４Ａに示すように、半導体基板（図示せず）等を含む下部領域上に、絶縁領域６４及び下部導電層５０を形成する。続いて、絶縁領域６４及び下部導電層５０上に、絶縁領域６２用の絶縁層及び絶縁領域６３用の絶縁層を形成する。さらに、これらの絶縁層をパターニングして、複数の穴７０を形成する。
【0035】
次に、図４Ｂに示すように、図４Ａの工程で得られた構造上に、側壁絶縁層３０用の絶縁層３０ａとしてＭｇＯ層を、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）或いはＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）によって形成する。
【0036】
次に、図４Ｃに示すように、絶縁層３０ａに対してエッチバック処理を行う。これにより、絶縁領域６２及び６３の側面に側壁絶縁層３０が形成される。
【0037】
【0038】
次に、図４Ｅに示すように、導電層２０ａに対して平坦化処理を行う。これにより、穴７０内に下部電極２０が形成される。
【0039】
次に、図４Ｆに示すように、図４Ｅの工程で得られた構造上に、積層構造１０用の積層膜１０ａを形成する。続いて、積層膜１０ａ上にハードマスク８０を形成する。具体的には、Ｚ方向から見て、ハードマスク８０のパターンの中心が下部電極２０のパターンの中心と一致し、且つハードマスク８０のパターンの直径が側壁絶縁層３０の上面の外周の直径よりも小さくなるように、ハードマスク８０のパターンを形成する。
【0040】
次に、図４Ｇに示すように、ハードマスク８０をマスクとして用いて、ＩＢＥ（Ion Beam Etching）によって積層膜１０ａをエッチングする。これにより、積層構造１０が形成される。ＩＢＥを用いたエッチング工程において、オーバーエッチングを行うことにより、側壁絶縁層３０の上面の外周近傍の露出した部分がエッチングされる。その結果、側壁絶縁層３０のエッチング生成物が積層構造１０の側壁に再堆積し、積層構造１０の側壁に側壁絶縁層４０が形成される。すなわち、積層構造１０の側壁にＭｇＯ層が形成される。ＩＢＥが終了した時点でハードマスク８０の一部が残っている場合には、ハードマスク８０の残った部分を除去するようにしてもよい。
【0041】
なお、側壁絶縁層４０を形成するＭｇＯの組成比（Ｍｇ：Ｏ）は、ＩＢＥの条件等によって異なる場合もある。したがって、側壁絶縁層３０を形成するＭｇＯの組成比（Ｍｇ：Ｏ）と側壁絶縁層４０を形成するＭｇＯの組成比（Ｍｇ：Ｏ）とは、同じであってもよいし異なっていてもよい。
【0042】
その後、絶縁領域６１用の絶縁層を堆積し、さらに平坦化処理を行うことで、図１に示すような構造が得られる。
【0043】
以上のように、本実施形態では、積層構造１０の側壁に側壁絶縁層４０が形成されているため、以下に述べるように、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることができる。
【0044】
磁気抵抗効果素子の側壁にＭｇＯ層等の側壁絶縁層を形成することで、磁気抵抗効果素子の特性が向上することが知られている。しかしながら、磁気抵抗効果素子の積層構造を形成した後に側壁絶縁層すると、側壁のカバレッジが十分でないといった問題が生じる。また、積層構造の上面上に形成された側壁絶縁層用の絶縁層を制御性よく除去することが難しいといった問題もある。
【0045】
本実施形態では、図４Ｇの工程で述べたように、積層膜１０ａをエッチングして積層構造１０を形成する際に、下部電極２０の側壁に形成された側壁絶縁層３０の上面の外周近傍の部分がエッチングされ、エッチング生成物が積層構造１０の側壁に再堆積されることで、側壁絶縁層４０が形成される。また、積層構造１０の上面はハードマスク８０で保護されており、ハードマスク８０の全体が除去されたとしても、積層構造１０の上面にはイオンビームが照射されている。そのため、積層構造１０の上面上には側壁絶縁層用の絶縁層は形成されない。
【0046】
以上のことから、積層構造１０の側壁に的確且つ効率的に側壁絶縁層４０を形成することができる。
【0047】
さらに、積層膜１０ａをエッチングして積層構造１０を形成する工程で側壁絶縁層４０が形成されるため、特別な工程を追加せずに側壁絶縁層４０を形成することができ、製造工程を削減することも可能である。
【0048】
また、図３に示したように、側壁絶縁層３０の上面のパターンの一部が積層構造１０の下面のパターンの外側に位置しており、側壁絶縁層３０の上面の外周３０ｓ１の直径ｄ１が積層構造１０の下面の外周１０ｓの直径ｄ０よりも大きい。そのため、積層構造１０を形成するためのエッチング工程において、側壁絶縁層３０の上面の外周近傍の部分を確実にエッチングすることができ、エッチング生成物によって積層構造１０の側壁に確実に側壁絶縁層４０を形成することができる。
【0049】
また、側壁絶縁層３０の上面の内周３０ｓ２の直径ｄ２が積層構造１０の下面の外周１０ｓの直径ｄ０よりも小さい。そのため、積層構造１０を形成するためのエッチング工程において、下部電極２０をエッチングせずに側壁絶縁層３０のみをエッチングすることが可能である。したがって、側壁絶縁層３０の成分のみを的確に積層構造１０の側壁に再堆積することができ、良好な側壁絶縁層４０を形成することができる。
【0050】
以上のことから、本実施形態では、積層構造１０の側壁に形成された側壁絶縁層４０によって、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることが可能となる。
【0051】
（実施形態２）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、基本的な事項は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態で説明した事項の説明は省略する。
次に、第２の実施形態について説明する。なお、基本的な事項は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態で説明した事項の説明は省略する。
【0052】
図５は、本実施形態に係る磁気記憶装置の構成を模式的に示した断面図である。
【0053】
本実施形態では、側壁絶縁層３０の上端部分が外側に突出している。より具体的には、Ｚ方向から見て、側壁絶縁層３０の上端部分が外側に突出している。
【0054】
図６は、積層構造１０の下面のパターン及び側壁絶縁層３０の上面のパターンの位置関係を模式的に示した図である。
【0055】
本実施形態でも、積層構造１０の下面の外周１０ｓ、側壁絶縁層３０の上面の外周３０ｓ１及び側壁絶縁層３０の上面の内周３０ｓ２の基本的な関係は、第１の実施形態の図３で示した関係と同様である。すなわち、ｄ１＞ｄ０＞ｄ２、の関係が満たされていることが好ましい。ただし、本実施形態は、側壁絶縁層３０の上端部分が外側に突出しているため、側壁絶縁層３０の上面の外周３０ｓ１の直径が、図３の場合に比べて大きくなっている。
【0056】
【0057】
まず、図７Ａに示すように、半導体基板（図示せず）等を含む下部領域上に、絶縁領域６４及び下部導電層５０を形成する。続いて、絶縁領域６４及び下部導電層５０上に、絶縁領域６２用の絶縁層及び絶縁領域６３用の絶縁層を形成する。さらに、これらの絶縁層をパターニングして、複数の穴７０を形成する。
【0058】
次に、上述したようにして得られた穴７０の上部の外周を広げる処理を行う。具体的には、絶縁領域６２及び６３のパターンを形成するためのレジストマスクを絶縁領域６３上に残したまま、ウェットエッチング或いはドライエッチングを行う。これにより、絶縁領域６３の上面の外周部分がエッチングされ、図３に示すような穴７０が得られる。
【0059】
その後の基本的な工程は、第１の実施形態と同様である。
【0060】
すなわち、図７Ｂの工程で側壁絶縁層３０用の絶縁層３０ａが形成され、図７Ｃの工程でエッチバック処理を行うことで側壁絶縁層３０が形成される。続いて、図７Ｄの工程で下部電極２０用の導電層２０ａが形成され、図７Ｅの工程で平坦化処理を行うことで穴７０内に下部電極２０が形成される。続いて、図７Ｆの工程で積層構造１０用の積層膜１０ａ及びハードマスク８０が形成される。さらに、図７Ｇの工程で、ハードマスク８０をマスクとして用いて積層膜１０ａをエッチングすることで、積層構造１０が形成される。その後、絶縁領域６１を形成することで、図５に示すような構造が得られる。
【0061】
以上のように、本実施形態の磁気記憶装置の基本的な構成及び基本的な製造方法は、第１の実施形態と同様である。したがって、本実施形態でも、第１の実施形態で述べた効果と同様の効果を得ることができる。
【0062】
また、本実施形態では、側壁絶縁層３０の上端部分が外側に突出している。そのため、図７Ｇの工程において、側壁絶縁層３０の上面の外周近傍の露出部分の面積を増大させることができる。したがって、側壁絶縁層３０のエッチング面積が増大し、側壁絶縁層３０のエッチング生成物を積層構造１０の側壁により効率的且つ十分に堆積させることが可能である。
【0063】
（適用例）
図８は、上述した第１及び第２の実施形態で示した磁気抵抗効果素子が適用される磁気記憶装置の構成を模式的に示した斜視図である。
図８は、上述した第１及び第２の実施形態で示した磁気抵抗効果素子が適用される磁気記憶装置の構成を模式的に示した斜視図である。
【0064】
図８に示した磁気記憶装置は、Ｘ方向に延伸する複数の第１の配線２１０と、Ｙ方向に延伸する複数の第２の配線２２０と、複数の第１の配線２１０と複数の第２の配線２２０との間に接続された複数のメモリセル２３０とを含んでいる。例えば、第１の配線２１０及び第２の配線２２０の一方はワード線に対応し、他方はビット線に対応する。
【0065】
各メモリセル２３０は、磁気抵抗効果素子２４０と、磁気抵抗効果素子２４０に対して直列に接続されたセレクタ（スイッチング素子）２５０とを含んでいる。
【0066】
所望のメモリセル２３０に接続された第１の配線２１０と第２の配線２２０との間に所定の電圧を印加することで、所望のメモリセル２３０に含まれるセレクタ２５０がオン状態となり、所望のメモリセル２３０に含まれる磁気抵抗効果素子２４０に対して読み出し或いは書き込みを行うことが可能である。
【0067】
なお、図８に示した磁気記憶装置は、磁気抵抗効果素子２４０の上層側にセレクタ２５０が設けられた構成であるが、磁気抵抗効果素子２４０の下層側にセレクタ２５０が設けられた構成であってもよい。
【0068】
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。
【符号の説明】
【0069】
１０…積層構造
１１…記憶層（第１の磁性層） １２…参照層（第２の磁性層）
１３…トンネルバリア層（非磁性層）
１４…シフトキャンセリング層（第３の磁性層）
１５…バッファ層 １６…キャップ層 １７…上部層
２０…下部電極
３０…側壁絶縁層（第１の側壁絶縁層） ４０…側壁絶縁層（第２の側壁絶縁層）
５０…下部導電層 ６１～６４…絶縁領域
７０…穴 ８０…ハードマスク １００…半導体基板
１１…記憶層（第１の磁性層） １２…参照層（第２の磁性層）
１３…トンネルバリア層（非磁性層）
１４…シフトキャンセリング層（第３の磁性層）
１５…バッファ層 １６…キャップ層 １７…上部層
２０…下部電極
３０…側壁絶縁層（第１の側壁絶縁層） ４０…側壁絶縁層（第２の側壁絶縁層）
５０…下部導電層 ６１～６４…絶縁領域
７０…穴 ８０…ハードマスク １００…半導体基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G】
【図8】