特開2022-51422 | 知財ポータル「IP Force」

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 東芝メモリ株式会社の特許一覧

特開2022-51422磁気記憶装置

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

目に優しい文字サイズ小中大 PDF Top

< >

1
2
3
4
5
6
7A
7B
7C
7D
7E
7F
7G
7H
7I
7J
7K
7L
7M
8
9
10A
10B
10C
10D
10E
10F
10G
11
12A
12B
12C
12D
12E

(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】P2022051422

(43)【公開日】2022-03-31

(54)【発明の名称】磁気記憶装置

(51)【国際特許分類】

H01L 21/8239 20060101AFI20220324BHJP

H01L 43/08 20060101ALI20220324BHJP

H01L 43/12 20060101ALI20220324BHJP

【ＦＩ】

H01L27/105 447

H01L43/08 Z

H01L43/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020157901

(22)【出願日】2020-09-18

(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】杉山英行

【テーマコード（参考）】

4M119

5F092

【Ｆターム（参考）】

4M119AA11

4M119BB01

4M119DD06

4M119DD22

4M119DD31

4M119DD37

4M119DD41

4M119DD42

4M119DD52

4M119GG01

4M119JJ14

5F092AA12

5F092AA13

5F092AB06

5F092AC12

5F092BB23

5F092BB36

5F092BB43

5F092BC12

5F092CA13

5F092DA01

(57)【要約】

【課題】磁気抵抗効果素子等の集積度を高めることが可能な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、電極層ＥＬ１と絶縁層ＩＳＬ１とが交互に積層された積層構造部分ＳＴＫ１と、共通電極部分ＣＥＬ１と、積層構造部分の側面と共通電極部分との間に設けられた中間構造部分ＩＴＭ１とを備えるメモリ構造部分ＭＥＭ１を備え、中間構造部分は、共通電極部分と第１の電極層との間にそれぞれ位置する素子構成部分ＥＭＴ１と、共通電極部分と第１の絶縁層との間にそれぞれ位置する非素子構成部分ＮＥＭＴ１とを含み、素子構成部分のそれぞれは、可変磁化部分と、固定磁化部分と、トンネルバリア層部分とを含む磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１を含み、非素子構成部分のそれぞれは、隣接する素子構成部分に含まれる可変磁化部分に隣接する非磁性化部分を含んでいる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１の電極層と複数の第１の絶縁層とが第１の方向に交互に積層された第１の積層構造部分と、
第１の共通電極部分と、
前記第１の積層構造部分の側面と前記第１の共通電極部分との間に設けられた第１の中間構造部分と、
を備える第１のメモリ構造部分を備えた磁気記憶装置であって、
前記第１の中間構造部分は、
前記第１の共通電極部分と前記複数の第１の電極層との間にそれぞれ位置する複数の第１の素子構成部分と、
前記第１の共通電極部分と前記複数の第１の絶縁層との間にそれぞれ位置する複数の第１の非素子構成部分と、
を含み、
前記第１の素子構成部分のそれぞれは、可変の磁化方向を有する強磁性層の第１の可変磁化部分と、固定された磁化方向を有する強磁性層の第１の固定磁化部分と、前記第１の可変磁化部分と前記第１の固定磁化部分との間に設けられた第１のトンネルバリア層部分とを含む第１の磁気抵抗効果素子部分を含み、
前記第１の非素子構成部分のそれぞれは、隣接する前記第１の素子構成部分に含まれる前記第１の可変磁化部分に隣接する第１の非磁性化部分を含んでいる
ことを特徴とする磁気記憶装置。

【請求項2】

前記非素子構成部分のそれぞれは、対応する前記第１の絶縁層に接する絶縁化部分を含んでいる
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3】

前記第１の非磁性化部分は、前記第１の可変磁化部分に含有されている磁性元素と同じ磁性元素を含有している
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。

【請求項4】

前記第１の非磁性化部分は、さらに酸素を含有している
ことを特徴とする請求項３に記載の磁気記憶装置。

【請求項5】

前記第１の素子構成部分のそれぞれは、前記第１の磁気抵抗効果素子部分に対して直列に接続された第１のスイッチング素子部分をさらに備える
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6】

前記第１のスイッチング素子部分は、前記第１の磁気抵抗効果素子部分と対応する前記第１の電極層との間に位置する
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気記憶装置。

【請求項7】

前記第１の磁気抵抗効果素子部分は、前記第１のスイッチング素子部分と対応する前記第１の電極層との間に位置する
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気記憶装置。

【請求項8】

前記第１の非磁性化部分は、絶縁化されている
ことを特徴とする請求項７に記載の磁気記憶装置。

【請求項9】

前記第１の非素子構成部分のそれぞれは、前記隣接する第１の素子構成部分に含まれる前記第１の固定磁化部分に隣接する部分を含み、前記第１の固定磁化部分に隣接する部分は絶縁化されている
ことを特徴とする請求項７に記載の磁気記憶装置。

【請求項10】

前記第１の素子構成部分のそれぞれは、前記第１の磁気抵抗効果素子部分と前記第１のスイッチング素子部分との間に位置する導電性の第１のバッファ部分をさらに備える
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気記憶装置。

【請求項11】

複数の第２の電極層と複数の第２の絶縁層とが前記第１の方向に交互に積層された第２の積層構造部分と、
第２の共通電極部分と、
前記第２の積層構造部分の側面と前記第２の共通電極部分との間に設けられた第２の中間構造部分と、
を備える第２のメモリ構造部分をさらに備え、
前記第２の中間構造部分は、
前記第２の共通電極部分と前記複数の第２の電極層との間にそれぞれ位置する複数の第２の素子構成部分と、
前記第２の共通電極部分と前記複数の第２の絶縁層との間にそれぞれ位置する複数の第２の非素子構成部分と、
を含み、
前記第２の素子構成部分のそれぞれは、可変の磁化方向を有する強磁性層の第２の可変磁化部分と、固定された磁化方向を有する強磁性層の第２の固定磁化部分と、前記第２の可変磁化部分と前記第２の固定磁化部分との間に設けられた第２のトンネルバリア層部分とを含む第２の磁気抵抗効果素子部分を含み、
前記第２の非素子構成部分のそれぞれは、隣接する前記第２の素子構成部分に含まれる前記第２の可変磁化部分に隣接する第２の非磁性化部分を含み、
前記第１のメモリ構造部分及び前記第２のメモリ構造部分によってメモリ構造ユニットが構成され、
前記メモリ構造ユニットに含まれる前記第１の積層構造部分と前記第２の積層構造部分とは、前記メモリ構造ユニットに含まれる前記第１の中間構造部分、前記第１の共通電極部分、前記第２の共通電極部分及び前記第２の中間構造部分を介して、前記第１の方向と交差する第２の方向で互いに対向している
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。

【請求項12】

前記メモリ構造ユニットに含まれる前記第１の中間構造部分と前記第２の中間構造部分とは、第３の中間構造部分を介して連続的に設けられている
ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気記憶装置。

【請求項13】

前記メモリ構造ユニットに含まれる前記第１の共通電極部分と前記第２の共通電極部分とは、第３の共通電極部分を介して連続的に設けられている
ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気記憶装置。

【請求項14】

複数の前記メモリ構造ユニットが、前記第２の方向並びに前記第１及び第２の方向と交差する第３の方向に配列されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気記憶装置。

【請求項15】

前記第２の方向で互いに隣り合った前記メモリ構造ユニットをそれぞれ第１のメモリ構造ユニット及び第２のメモリ構造ユニットと規定し、
前記第１のメモリ構造ユニットに含まれる前記第１の積層構造部分と前記第２のメモリ構造ユニットに含まれる前記第２の積層構造部分との間には、前記第１及び第２の絶縁層の絶縁材料と同じ絶縁材料で形成された中間絶縁部分が介在している
ことを特徴とする請求項１４に記載の磁気記憶装置。

【請求項16】

前記第２の方向に配列された前記メモリ構造ユニットに含まれる前記第１及び第２の共通電極部分は、電気的に共通に接続されている
ことを特徴とする請求項１４に記載の磁気記憶装置。

【請求項17】

前記第１の積層構造部分は前記第３の方向に延伸する第１の延伸部分を含み、前記第３の方向で互いに隣り合った前記第１のメモリ構造ユニットに含まれる前記第１の積層構造部分どうしは、前記第１の延伸部分を介して連続的に設けられ、
前記第２の積層構造部分は前記第３の方向に延伸する第２の延伸部分を含み、前記第３の方向で互いに隣り合った前記第２のメモリ構造ユニットに含まれる前記第２の積層構造部分どうしは、前記第２の延伸部分を介して連続的に設けられている
ことを特徴とする請求項１４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等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】米国特許第７４２０７８６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

磁気抵抗効果素子等の集積度を高めることが可能な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、複数の第１の電極層と複数の第１の絶縁層とが第１の方向に交互に積層された第１の積層構造部分と、第１の共通電極部分と、前記第１の積層構造部分の側面と前記第１の共通電極部分との間に設けられた第１の中間構造部分と、を備える第１のメモリ構造部分を備えた磁気記憶装置であって、前記第１の中間構造部分は、前記第１の共通電極部分と前記複数の第１の電極層との間にそれぞれ位置する複数の第１の素子構成部分と、前記第１の共通電極部分と前記複数の第１の絶縁層との間にそれぞれ位置する複数の第１の非素子構成部分と、を含み、前記第１の素子構成部分のそれぞれは、可変の磁化方向を有する強磁性層の第１の可変磁化部分と、固定された磁化方向を有する強磁性層の第１の固定磁化部分と、前記第１の可変磁化部分と前記第１の固定磁化部分との間に設けられた第１のトンネルバリア層部分とを含む第１の磁気抵抗効果素子部分を含み、前記第１の非素子構成部分のそれぞれは、隣接する前記第１の素子構成部分に含まれる前記第１の可変磁化部分に隣接する第１の非磁性化部分を含んでいる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係る磁気記憶装置の基本的な構成を模式的に示した断面図である。

【図2】実施形態に係る磁気記憶装置の第１の具体的構成例を模式的に示した断面図である。

【図3】実施形態に係る磁気記憶装置の第２の具体的構成例を模式的に示した断面図である。

【図4】実施形態に係る磁気記憶装置の第３の具体的構成例を模式的に示した断面図である。

【図5】実施形態に係る磁気記憶装置の第４の具体的構成例を模式的に示した断面図である。

【図6】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例を模式的に示した斜視図である。

【図7A】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7B】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7C】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7D】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7E】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7F】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7G】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7H】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7I】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7J】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7K】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7L】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図7M】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図8】実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した斜視図である。

【図9】実施形態に係る磁気記憶装置の第２のメモリアレイ構成例を模式的に示した斜視図である。

【図10A】実施形態に係る磁気記憶装置の第２のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図10B】実施形態に係る磁気記憶装置の第２のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図10C】実施形態に係る磁気記憶装置の第２のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図10D】実施形態に係る磁気記憶装置の第２のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図10E】実施形態に係る磁気記憶装置の第２のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図10F】実施形態に係る磁気記憶装置の第２のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図10G】実施形態に係る磁気記憶装置の第２のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図11】実施形態に係る磁気記憶装置の第３のメモリアレイ構成例を模式的に示した斜視図である。

【図12A】実施形態に係る磁気記憶装置の第３のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図12B】実施形態に係る磁気記憶装置の第３のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図12C】実施形態に係る磁気記憶装置の第３のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図12D】実施形態に係る磁気記憶装置の第３のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【図12E】実施形態に係る磁気記憶装置の第３のメモリアレイ構成例の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。

【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。なお、以下の実施形態では、磁気抵抗効果素子としてＭＴＪ（magnetic tunnel junction）素子を例に説明する。

【0008】

（基本的構成）
図１は、実施形態に係る不揮発性の磁気記憶装置の基本的な構成を模式的に示した断面図である。なお、図に示したＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに交差した方向、より具体的には互いに垂直な方向である。

【0009】

図１に示すように、半導体基板（図示せず）を含む下部構造１０上にメモリ構造ユニットＭＥＭＵが設けられている。メモリ構造ユニットＭＥＭＵは、第１のメモリ構造部分ＭＥＭ１及び第２のメモリ構造部分ＭＥＭ２を含んでいる。

【0010】

第１のメモリ構造部分ＭＥＭ１は、第１の積層構造部分ＳＴＫ１と、第１の共通電極部分ＣＥＬ１と、第１の積層構造部分ＳＴＫ１の側面と第１の共通電極部分ＣＥＬ１との間に設けられた第１の中間構造部分ＩＴＭ１とを含んでいる。

【0011】

第１の積層構造部分ＳＴＫ１は、複数の第１の電極層ＥＬ１と複数の第１の絶縁層ＩＳＬ１とがＺ方向（第１の方向）に交互に積層された構造を有している。第１の共通電極部分ＣＥＬ１及び第１の中間構造部分ＩＴＭ１はいずれも、第１の積層構造部分ＳＴＫ１の側面に沿って形成されている。

【0012】

第１の中間構造部分ＩＴＭ１は、複数の第１の素子構成部分ＥＭＴ１及び複数の第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１を含んでいる。

【0013】

第１の素子構成部分ＥＭＴ１は、第１の共通電極部分ＣＥＬ１と、対応する第１の電極層ＥＬ１との間に位置している。第１の素子構成部分ＥＭＴ１は、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１と、第１のセレクタ部分ＳＥＬ１（第１のスイッチング素子部分）と、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１と第１のセレクタ部分ＳＥＬ１との間に位置する導電性の第１のバッファ部分ＢＵＦ１とを含んでいる。すなわち、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１と第１のセレクタ部分ＳＥＬ１とは、第１のバッファ部分ＢＵＦ１を介して互いに直列に接続されている。

【0014】

第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１は、第１の共通電極部分ＣＥＬ１と、対応する第１の絶縁層ＩＳＬ１との間に位置しており、第１の絶縁化部分ＩＮＳ１を含んでいる。

【0015】

第２のメモリ構造部分ＭＥＭ２は、第２の積層構造部分ＳＴＫ２と、第２の共通電極部分ＣＥＬ２と、第２の積層構造部分ＳＴＫ２の側面と第２の共通電極部分ＣＥＬ２との間に設けられた第２の中間構造部分ＩＴＭ２とを含んでいる。

【0016】

第２の積層構造部分ＳＴＫ２は、複数の第２の電極層ＥＬ２と複数の第２の絶縁層ＩＳＬ２とがＺ方向（第１の方向）に交互に積層された構造を有している。第２の共通電極部分ＣＥＬ２及び第２の中間構造部分ＩＴＭ２はいずれも、第２の積層構造部分ＳＴＫ２の側面に沿って形成されている。

【0017】

第２の中間構造部分ＩＴＭ２は、複数の第２の素子構成部分ＥＭＴ２及び複数の第２の非素子構成部分ＮＥＭＴ２を含んでいる。

【0018】

第２の素子構成部分ＥＭＴ２は、第２の共通電極部分ＣＥＬ２と、対応する第２の電極層ＥＬ２との間に位置している。第２の素子構成部分ＥＭＴ２は、第２の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ２と、第２のセレクタ部分ＳＥＬ２（第２のスイッチング素子部分）と、第２の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ２と第２のセレクタ部分ＳＥＬ２との間に位置する導電性の第２のバッファ部分ＢＵＦ２とを含んでいる。すなわち、第２の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ２と第２のセレクタ部分ＳＥＬ２とは、第２のバッファ部分ＢＵＦ２を介して互いに直列に接続されている。

【0019】

第２の非素子構成部分ＮＥＭＴ２は、第２の共通電極部分ＣＥＬ２と、対応する第２の絶縁層ＩＳＬ２との間に位置しており、絶縁化部分ＩＮＳ２を含んでいる。

【0020】

第１の積層構造部分ＳＴＫ１と第２の積層構造部分ＳＴＫ２とは、第１の中間構造部分ＩＴＭ１、第１の共通電極部分ＣＥＬ１、第２の共通電極部分ＣＥＬ２及び第２の中間構造部分ＩＴＭ２を介して、Ｚ方向と交差するＸ方向（第２の方向）で互いに対向している。第１のメモリ構造部分ＭＥＭ１と第２のメモリ構造部分ＭＥＭ２との間の凹部は、絶縁層２０によって埋められている。

【0021】

第１の共通電極部分ＣＥＬ１と第２の共通電極部分ＣＥＬ２とは、第３の共通電極部分ＣＥＬ３を介して連続的に設けられている。すなわち、第１、第２及び第３の共通電極部分ＣＥＬ１、ＣＥＬ２及びＣＥＬ３は、連続的な共通電極層によって形成されている。

【0022】

第１の中間構造部分ＩＴＭ１と第２の中間構造部分ＩＴＭ２とは、第３の中間構造部分ＩＴＭ３を介して連続的に設けられている。すなわち、第１、第２及び第３の中間構造部分ＩＴＭ１、２及び３は、連続的な中間構造層によって形成されている。具体的には、第３の中間構造部分ＩＴＭ３は、磁気抵抗効果素子用の層ＭＴＪ０、セレクタ用の層ＳＥＬ０及びバッファ用の層ＢＵＦ０を含んでいる。

【0023】

上述したことからわかるように、メモリ構造ユニットＭＥＭＵは、対象面Ｓ０（Ｙ方向及びＺ方向に対して平行な面）に対して互いに対称な構造を有しており、第１のメモリ構造部分ＭＥＭ１と第２のメモリ構造部分ＭＥＭ２とは互いに等価な構造を有している。したがって、以降の説明では、簡略化のため、第１のメモリ構造部分ＭＥＭ１についてのみ説明を行い、第２のメモリ構造部分ＭＥＭ２についての説明を省略する場合があるが、第２のメモリ構造部分ＭＥＭ２についても、基本的には、第１のメモリ構造部分ＭＥＭ１に対する説明と同様の説明が成り立つ。

【0024】

（第１の具体的構成例）
次に、本実施形態に係る磁気記憶装置の第１の具体的構成例について、図２に示した断面図を参照して説明する。

【0025】

まず、第１の素子構成部分ＥＭＴ１について説明する。

【0026】

図２に示すように、本構成例では、第１のセレクタ部分ＳＥＬ１が、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１と第１の電極層ＥＬ１との間に位置している。すなわち、第１のセレクタ部分ＳＥＬ１が第１の電極層ＥＬ１側に位置し、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１が第１の共通電極部分ＣＥＬ１側に位置している。

【0027】

第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１は、第１の記憶層部分（第１の可変磁化部分）ＳＬ１と、第１の参照層部分（第１の固定磁化部分）ＲＬ１と、第１のトンネルバリア層部分ＢＬ１とを含んでいる。本構成例では、第１の記憶層部分ＳＬ１が第１のセレクタ部分ＳＥＬ１側（第１の電極層ＥＬ１側）に位置し、第１の参照層部分ＲＬ１が第１の共通電極部分ＣＥＬ１側に位置している。

【0028】

第１の記憶層部分（第１の可変磁化部分）ＳＬ１は、可変の磁化方向を有する強磁性層であり、例えば、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。

【0029】

第１の参照層部分（第１の固定磁化部分）ＲＬ１は、固定された磁化方向を有する強磁性層であり、例えば、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）及びボロン（Ｂ）を含有するＣｏＦｅＢ層及びＣｏ／Ｐｔ超格子層等で形成されている。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。

【0030】

第１のトンネルバリア層部分ＢＬ１は、第１の記憶層部分ＳＬ１と第１の参照層部分ＲＬ１との間に設けられた絶縁層である。第１のトンネルバリア層部分ＢＬ１は、例えば、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。

【0031】

第１の記憶層部分ＳＬ１の磁化方向が第１の参照層部分ＲＬ１の磁化方向に対して平行である場合には、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１は低抵抗状態であり、第１の記憶層部分ＳＬ１の磁化方向が第１の参照層部分ＲＬ１の磁化方向に対して反平行である場合には、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１は高抵抗状態である。したがって、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１の抵抗状態に応じて、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１に２値データ（０又は１）を記憶することが可能である。また、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１に流れる電流の方向に応じて、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１に低抵抗状態又は高抵抗状態を設定することが可能である。

【0032】

第１のセレクタ部分ＳＥＬ１は、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１に対して直列に接続された２端子型のスイッチング素子である。この２端子型のスイッチング素子は、２端子間に印加される電圧が閾値未満の場合には、“高抵抗状態”、例えば電気的に非導通状態である。また、この２端子型のスイッチング素子は、２端子間に印加される電圧が閾値以上の場合には、“低抵抗状態”、例えば電気的に導通状態となる。

【0033】

第１の電極層ＥＬ１と第１の共通電極部分ＣＥＬ１との間に所定電圧以上の電圧を印加することで第１のセレクタ部分ＳＥＬ１がオン状態（導通状態）となり、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１に対して書き込み或いは読み出しを行うことが可能となる。

【0034】

次に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１について説明する。

【0035】

第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の記憶層部分ＳＬ１に隣接する部分（第１の記憶層部分ＳＬ１の膜面に対して水平な方向で隣接する部分）は、非磁性化部分ＮＭＧ１である。そのため、互いに隣接する第１の記憶層部分ＳＬ１どうしは、それらの間に介在する非磁性化部分ＮＭＧ１によって磁気的に分離されている。

【0036】

また、後述するように、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の少なくとも一部は、第１の絶縁層ＩＳＬ１が形成される側から磁気抵抗効果素子用の層ＭＴＪ０等を酸化により絶縁化することで形成される。そのため、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の少なくとも第１の絶縁層ＩＳＬ１に接する部分は、絶縁化部分ＩＮＳ１である。

【0037】

本構成例では、第１の記憶層部分ＳＬ１形成用の層を酸化により絶縁化することで、非磁性化部分ＮＭＧ１が形成される。そのため、本構成例では、非磁性化部分ＮＭＧ１は絶縁化されている。また、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１のセレクタ部分ＳＥＬ１及び第１のバッファ部分ＢＵＦに隣接する部分も絶縁化されている。

【0038】

上述したように、非磁性化部分ＮＭＧ１は、第１の記憶層部分ＳＬ１形成用の層を酸化により絶縁化することで形成されるため、非磁性化部分ＮＭＧ１は、第１の記憶層部分ＳＬ１に含有されている磁性元素及び酸素等を含有している。具体的には、非磁性化部分ＮＭＧ１は、磁性元素としてコバルト（Ｃｏ）及び鉄（Ｆｅ）を含有し、さらにボロン（Ｂ）及び酸素（Ｏ）を含有している。

【0039】

なお、非磁性化部分ＮＭＧ１は絶縁化されていなくてもよいが、非磁性化部分ＮＭＧ１を絶縁化することで、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１のＭＲ比の低下を抑制することができる。同様に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１のバッファ部分ＢＵＦに隣接する部分も絶縁化されていなくてもよいが、絶縁化することで、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１のＭＲ比の低下を抑制することができる。

【0040】

第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の参照層部分ＲＬ１に隣接する部分は、非磁性化されていてもよいし、非磁性化されていなくてもよい。また、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の参照層部分ＲＬ１に隣接する部分は、絶縁化されていてもよいし、絶縁化されていなくてもよい。

【0041】

（第２の具体的構成例）
次に、本実施形態に係る磁気記憶装置の第２の具体的構成例について、図３に示した断面図を参照して説明する。なお、基本的な事項は上述した第１の具体的構成例と同様である。したがって、第１の具体的構成例で説明した事項の説明は省略する。

【0042】

まず、第１の素子構成部分ＥＭＴ１について説明する。

【0043】

本構成例でも、第１の具体的構成例と同様に、第１のセレクタ部分ＳＥＬが、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１と第１の電極層ＥＬ１との間に位置している。ただし、本構成例では、第１の参照層部分ＲＬ１が第１のセレクタ部分ＳＥＬ１側（第１の電極層ＥＬ１側）に位置し、第１の記憶層部分ＳＬ１が第１の共通電極部分ＣＥＬ１側に位置している。その他の第１の素子構成部分ＥＭＴ１の基本的な構成については、上述第１の具体的構成例と同様である。

【0044】

次に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１について説明する。

【0045】

本構成例でも、第１の具体的構成例と同様に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の記憶層部分ＳＬ１に隣接する部分（第１の記憶層部分ＳＬ１の膜面に水平な方向で隣接する部分）は、非磁性化部分ＮＭＧ１である。また、第１の具体的構成例と同様に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の少なくとも第１の絶縁層ＩＳＬ１に接する部分は、絶縁化部分ＩＮＳ１となっている。

【0046】

また、本構成例でも、第１の具体的構成例と同様に、第１の記憶層部分ＳＬ１形成用の層を絶縁化することで、非磁性化部分ＮＭＧ１が形成される。そのため、本構成例でも、非磁性化部分ＮＭＧ１は絶縁化されている。また、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１のセレクタ部分ＳＥＬ１、第１のバッファ部分ＢＵＦ及び第１の参照層部分ＲＬ１に隣接する部分も絶縁化されている。

【0047】

なお、第１の具体的構成例と同様に、非磁性化部分ＮＭＧ１は絶縁化されていなくてもよい。同様に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の参照層部分ＲＬ１に隣接する部分も絶縁化されていなくてもよい。さらに、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１のバッファ部分ＢＵＦに隣接する部分も絶縁化されていなくてもよい。ただし、これらの部分を絶縁化することで、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１のＭＲ比の低下を抑制することができる。

【0048】

第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の参照層部分ＲＬ１に隣接する部分は、非磁性化されていてもよいし、非磁性化されていなくてもよい。本構成例では、非磁性化部分ＮＭＧ１が形成される際に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の参照層部分ＲＬ１に隣接する部分も非磁性化される。

【0049】

（第３の具体的構成例）
次に、本実施形態に係る磁気記憶装置の第３の具体的構成例について、図４に示した断面図を参照して説明する。なお、基本的な事項は上述した第１の具体的構成例と同様である。したがって、第１の具体的構成例で説明した事項の説明は省略する。

【0050】

まず、第１の素子構成部分ＥＭＴ１について説明する。

【0051】

本構成例では、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１が、第１のセレクタ部分ＳＥＬと第１の電極層ＥＬ１との間に位置している。すなわち、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１が第１の電極層ＥＬ１側に位置し、第１のセレクタ部分ＳＥＬが第１の共通電極部分ＣＥＬ１側に位置している。また、本構成例では、第１の記憶層部分ＳＬ１が第１の電極層ＥＬ１側に位置し、第１の参照層部分ＲＬ１が第１のセレクタ部分ＳＥＬ１側（第１の共通電極部分ＣＥＬ１側）に位置している。

【0052】

次に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１について説明する。

【0053】

本構成例でも、第１の具体的構成例と同様に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の記憶層部分ＳＬ１に隣接する部分（第１の記憶層部分ＳＬ１の膜面に水平な方向で隣接する部分）は、非磁性化部分ＮＭＧ１である。

【0054】

本構成例では、非磁性化部分ＮＭＧ１は、絶縁化されている必要がある。また、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の参照層部分ＲＬ１及び第１のバッファ部分ＢＵＦに隣接する部分も絶縁化されている必要がある。仮にこれらの部分が絶縁化されていないとすると、隣接する第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１間が電気的に導通状態となり、適正な動作が阻害されるからである。

【0055】

第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の参照層部分ＲＬ１に隣接する部分は、非磁性化されていてもよいし、非磁性化されていなくてもよい。

【0056】

（第４の具体的構成例）
次に、本実施形態に係る磁気記憶装置の第４の具体的構成例について、図５に示した断面図を参照して説明する。なお、基本的な事項は、上述した第１及び第３の具体的構成例と同様である。したがって、第１及び第３の具体的構成例で説明した事項の説明は省略する。

【0057】

まず、第１の素子構成部分ＥＭＴ１について説明する。

【0058】

本構成例でも、上述した第３の具体的構成例と同様に、第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ１が、第１のセレクタ部分ＳＥＬと第１の電極層ＥＬ１との間に位置している。ただし、本構成例では、第１の参照層部分ＲＬ１が第１の電極層ＥＬ１側に位置し、第１の記憶層部分ＳＬ１が第１のセレクタ部分ＳＥＬ１側（第１の共通電極部分ＣＥＬ１側）に位置している。その他の第１の素子構成部分ＥＭＴ１の基本的な構成については、上述した第３の具体的構成例と同様である。

【0059】

次に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１について説明する。

【0060】

本構成例でも、第１、第２及び第３の具体的構成例と同様に、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の記憶層部分ＳＬ１に隣接する部分（第１の記憶層部分ＳＬ１の膜面に水平な方向で隣接する部分）は、非磁性化部分ＮＭＧ１である。

【0061】

また、本構成例でも、第３の具体的構成例と同様に、非磁性化部分ＮＭＧ１は、絶縁化されている必要がある。また、第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１の第１の参照層部分ＲＬ１及び第１のバッファ部分ＢＵＦに隣接する部分も絶縁化されている必要がある。

【0062】

【0063】

以上のように、本実施形態では、第１のメモリ構造部分ＭＥＭ１が、複数の第１の電極層ＥＬ１と複数の第１の絶縁層ＩＳＬ１とが交互に積層された第１の積層構造部分ＳＴＫ１と、第１の共通電極部分ＣＥＬ１と、第１の積層構造部分ＳＴＫ１の側面と第１の共通電極部分ＣＥＬ１との間に設けられた第１の中間構造部分ＩＴＭ１とを含み、第１の中間構造部分ＩＴＭ１が、複数の第１の素子構成部分ＥＭＴ１と複数の第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ１とが交互に設けられた構成を有している。第２のメモリ構造部分ＭＥＭ２も、第１のメモリ構造部分ＭＥＭ１と同様の構成を有している。

【0064】

このような構成により、本実施形態では、磁気抵抗効果素子を含む複数のメモリセルを３次元的に配置することができ、高い集積度を有する磁気記憶装置を得ることが可能となる。

【0065】

（第１のメモリアレイ構成例）
次に、本実施形態に係る磁気記憶装置の第１のメモリアレイ構成例について説明する。すなわち、上述した実施形態で述べたようなメモリ構造ユニットＭＥＭＵがアレイ状に配置された第１のメモリアレイ構成例について説明する。

【0066】

図６は、本メモリアレイ構成例の構成を模式的に示した斜視図である。

【0067】

図６に示すように、複数のメモリ構造ユニットＭＥＭＵが、Ｘ方向（２の方向）及びＹ方向（第３の方向）にアレイ状に配列されている。

【0068】

説明の便宜上、Ｘ方向（第２の方向）で互いに隣り合ったメモリ構造ユニットＭＥＭＵをそれぞれ第１のメモリ構造ユニット及び第２のメモリ構造ユニットと規定する。この場合、第１のメモリ構造ユニットに含まれる第１の積層構造部分ＳＴＫ１と第２のメモリ構造ユニットに含まれる第２の積層構造部分ＳＴＫ２との間には、第１の絶縁層ＩＳＬ１及び第２の絶縁層ＩＳＬ２の絶縁材料と同じ絶縁材料を用いて共通の工程で形成された中間絶縁部分ＩＳＬ３が介在している。すなわち、第１の絶縁層ＩＳＬ１と第２の絶縁層ＩＳＬ２とは、中間絶縁部分ＩＳＬ３を介して連続的に形成されている。

【0069】

各メモリ構造ユニットＭＥＭＵ上には、導電材料で形成された保護層３０が設けられている。すなわち、導電性の保護層３０が、第１の共通電極部分ＣＥＬ１及び第２の共通電極部分ＣＥＬ２に接続されている。

【0070】

第１の積層構造部分ＳＴＫ１はＹ方向（第３の方向）に延伸する第１の延伸部分を含んでおり、Ｙ方向で互いに隣り合ったメモリ構造ユニットＭＥＭＵに含まれる第１の積層構造部分ＳＴＫ１どうしは、第１の延伸部分を介して連続的に設けられている。同様に、第２の積層構造部分ＳＴＫ２はＹ方向に延伸する第２の延伸部分を含んでおり、Ｙ方向で互いに隣り合ったメモリ構造ユニットＭＥＭＵに含まれる第２の積層構造部分ＳＴＫ２どうしは、第２の延伸部分を介して連続的に設けられている。また、第１の積層構造部分ＳＴＫ１と第２の積層構造部分ＳＴＫ２との間に位置する中間絶縁部分ＩＳＬ３も、Ｙ方向に連続的に設けられている。

【0071】

第１の積層構造部分ＳＴＫ１及び第１の延伸部分、第２の積層構造部分ＳＴＫ２及び第２の延伸部分、中間絶縁部分ＩＳＬ３及びその延伸部分、並びに保護層３０は、上部絶縁部分ＩＳＬ４によって覆われている。上部絶縁部分ＩＳＬ４は、第１の絶縁層ＩＳＬ１、第２の絶縁層ＩＳＬ２及び中間絶縁部分ＩＳＬ３の絶縁材料と同じ絶縁材料を用いて共通の工程で形成される。すなわち、第１の絶縁層ＩＳＬ１、第２の絶縁層ＩＳＬ２、中間絶縁部分ＩＳＬ３及び上部絶縁部分ＩＳＬ４は連続的に設けられている。

【0072】

Ｘ方向に配列されたメモリ構造ユニットＭＥＭＵの上方には、Ｘ方向に延伸する配線４０が設けられている。また、配線４０と上部絶縁部分ＩＳＬ4との間には絶縁層５０が設けられている。配線４０は、絶縁層５０及び上部絶縁部分ＩＳＬ4内に設けられたコンタクト４１を介して導電性の保護層３０に接続されている。したがって、Ｘ方向に配列された複数のメモリ構造ユニットＭＥＭＵに含まれる共通電極層（第１の共通電極部分ＣＥＬ１、第２の共通電極部分ＣＥＬ２及び第３の共通電極部分ＣＥＬ３）どうしは、電気的に共通に接続されている。

【0073】

配線４０はワード線として機能する。また、第１の電極層ＥＬ１及び第２の電極層ＥＬ２がビット線として機能する。所望のワード線及び所望のビットを選択することで所望のメモリセルが選択され、所望のメモリセル含まれるセレクタ部分がオン状態となり、所望のメモリセル含まれる磁気抵抗効果素子部分に対して書き込み或いは読み出しを行うことが可能となる。

【0074】

次に、本メモリアレイ構成例の製造方法について、図７Ａ～図７Ｍに模式的に示した断面図及び図８に模式的に示した斜視図を参照して説明する。

【0075】

まず、図７Ａに示すように、半導体基板（図示せず）を含む下部構造１０上に、複数の犠牲絶縁層ＳＣＲ０と複数の電極層ＥＬ０とが交互に積層された積層膜ＳＴＫ０を形成する。犠牲絶縁層ＳＣＲ０にはシリコン窒化物が用いられ、電極層ＥＬ０には金属材料が用いられる。

【0076】

次に、図７Ｂに示すように、積層膜ＳＴＫ０及び下部構造１０をパターニングして溝６０を形成する。

【0077】

次に、図７Ｃに示すように、パターニングされた積層膜ＳＴＫ０及び下部構造１０の表面に、セレクタ用の層ＳＥＬ０、バッファ用の層ＢＵＦ０、磁気抵抗効果素子用の層ＭＴＪ０及び共通電極用の層ＣＥＬ０を形成する。

【0078】

さらに、これらの層ＳＥＬ０、層ＢＵＦ０、層ＭＴＪ０及び層ＣＥＬ０をパターニングする。その結果、図８に示すような構造が得られる。すなわち、Ｘ方向に延伸した層ＳＥＬ０、層ＢＵＦ０、層ＭＴＪ０及び層ＣＥＬ０のパターンが得られる。

【0079】

次に、図７Ｄに示すように、全面に絶縁層２０を形成する。

【0080】

次に、図７Ｅに示すように、絶縁層２０、層ＳＥＬ０、層ＢＵＦ０、ＭＴＪ０及び層ＣＥＬ０をエッチングして、これらの層を平坦化する。

【0081】

次に、図７Ｆに示すように、平坦化された絶縁層２０、層ＳＥＬ０、層ＢＵＦ０、層ＭＴＪ０及び層ＣＥＬ０上に、導電性の保護層３０を形成する。

【0082】

次に、図７Ｇに示すように、保護層３０及び積層膜ＳＴＫ０に、犠牲絶縁層ＳＣＲ０を除去するための溝７０を形成する。

【0083】

次に、図７Ｈに示すように、溝７０を通してエッチング液を導入してウェットエッチングを行う。これにより、犠牲絶縁層ＳＣＲ０が選択的に除去され、電極層ＥＬ０間に空隙８０が形成される。

【0084】

次に、図７Ｉに示すように、溝７０及び空隙８０を通して酸素を導入することにより酸化処理を行う。この酸化処理により、層ＳＥＬ０、層ＢＵＦ０及び層ＭＴＪ０が部分的に酸化される。

【0085】

その結果、図７Ｊに示すように、空隙８０に隣接した部分に絶縁化部分ＩＮＳ１が形成される。続いて、全面に絶縁層ＩＳＬ０を形成し、溝７０及び空隙８０を絶縁層ＩＳＬ０で埋める。さらに、絶縁層ＩＳＬ０の平坦化を行う。

【0086】

次に、図７Ｋに示すように、平坦化された絶縁層ＩＳＬ０上に絶縁層５０を形成する。

【0087】

次に、図７Ｌに示すように、絶縁層５０及び絶縁層ＩＳＬ０にコンタクトホールを形成し、コンタクトホール内にコンタクト４１を形成する。

【0088】

次に、図７Ｍに示すように、絶縁層５０上にコンタクト４１に接続された配線４０を形成する。

【0089】

上述したような製造方法により、図６に示したようなメモリアレイ構造が得られる。

【0090】

上述した製造方法によれば、犠牲絶縁層ＳＣＲ０を除去することで得られた空隙８０から酸素を導入することにより、絶縁化部分ＩＮＳ１が形成される。また、この酸化処理により、層ＭＴＪ０の少なくとも一部分は非磁性化される。このような非磁性化及び絶縁化により、隣接するメモリセル間を磁気的及び電気的に分離させることができ、高い集積度を有する磁気記憶装置を効率的に形成することができる。

【0091】

（第２のメモリアレイ構成例）
次に、本実施形態に係る磁気記憶装置の第２のメモリアレイ構成例について説明する。すなわち、上述した実施形態で述べたようなメモリ構造ユニットＭＥＭＵがアレイ状に配置された第２のメモリアレイ構成例について説明する。なお、基本的な事項は上述した第１のメモリアレイ構成例と同様である。したがって、第１のメモリアレイ構成例で説明した事項の説明は省略する。

【0092】

図９は、本メモリアレイ構成例の構成を模式的に示した斜視図である。

【0093】

上述した第１のメモリアレイ構成例では、保護層３０が導電材料で形成されていたが、本構成例では、保護層３１が絶縁材料で形成されている。そのため、コンタクト４１が絶縁性の保護層３１及び絶縁層２０を貫通して、第３の共通電極部分ＣＥＬ３に接続されている。したがって、本構成例でも、Ｘ方向に配列された複数のメモリ構造ユニットＭＥＭＵに含まれる共通電極層（第１の共通電極部分ＣＥＬ１、第２の共通電極部分ＣＥＬ２及び第３の共通電極部分ＣＥＬ３）は、配線４０及びコンタクト４１によって電気的に共通に接続されている。その他の基本的な構成は、上述した第１のメモリアレイ構成例の構成と同様である。

【0094】

次に、本メモリアレイ構成例の製造方法について、図１０Ａ～図１０Ｇに模式的に示した断面図を参照して説明する。

【0095】

まず、第１のメモリアレイ構成例の製造方法と同様に、第１のメモリアレイ構成例の図７Ｅの工程の工程までを行う。

【0096】

次に、図１０Ａに示すように、絶縁層２０、層ＳＥＬ０、層ＢＵＦ０、層ＭＴＪ０及び層ＣＥＬ０上に、絶縁性の保護層３１を形成する。

【0097】

次に、図１０Ｂに示すように、保護層３１及び積層膜ＳＴＫ０に、犠牲絶縁層ＳＣＲ０を除去するための溝７０を形成する。

【0098】

次に、図１０Ｃに示すように、溝７０を通してエッチング液を導入してウェットエッチングを行う。これにより、犠牲絶縁層ＳＣＲ０が選択的に除去され、電極層ＥＬ０間に空隙８０が形成される。

【0099】

次に、図１０Ｄに示すように、溝７０及び空隙８０を通して酸素を導入することにより酸化処理を行う。この酸化処理により、層ＳＥＬ０、層ＢＵＦ０及び層ＭＴＪ０が部分的に酸化される。

【0100】

その結果、図１０Ｅに示すように、空隙８０に隣接した部分に絶縁化部分ＩＮＳ１が形成される。続いて、全面に絶縁層ＩＳＬ０を形成し、溝７０及び空隙８０を絶縁層ＩＳＬ０で埋める。さらに、絶縁層ＩＳＬ０の平坦化を行う。

【0101】

次に、図１０Ｆに示すように、絶縁層ＩＳＬ０、保護層３１及び絶縁層２０にコンタクトホールを形成し、コンタクトホール内にコンタクト４１を形成する。

【0102】

次に、図１０Ｇに示すように、絶縁層ＩＳＬ０上にコンタクト４１に接続された配線４０を形成する。

【0103】

上述したような製造方法により、図９に示したようなメモリアレイ構造が得られる。

【0104】

以上のように、本製造方法でも、第１のメモリアレイ構成例の製造方法と同様に、隣接するメモリセル間を磁気的及び電気的に分離させることができ、高い集積度を有する磁気記憶装置を効率的に形成することができる。

【0105】

（第３のメモリアレイ構成例）
次に、本実施形態に係る磁気記憶装置の第３のメモリアレイ構成例について説明する。すなわち、上述した実施形態で述べたようなメモリ構造ユニットＭＥＭＵがアレイ状に配置された第３のメモリアレイ構成例について説明する。なお、基本的な事項は上述した第１のメモリアレイ構成例と同様である。したがって、第１のメモリアレイ構成例で説明した事項の説明は省略する。

【0106】

図１１は、本メモリアレイ構成例の構成を模式的に示した斜視図である。

【0107】

本構成例では、コンタクトを設けずに、配線４０が第１の共通電極部分ＣＥＬ１及び第２の共通電極部分ＣＥＬ２に直接的に接続されている。したがって、本構成例でも、Ｘ方向に配列された複数のメモリ構造ユニットＭＥＭＵに含まれる共通電極層（第１の共通電極部分ＣＥＬ１、第２の共通電極部分ＣＥＬ２及び第３の共通電極部分ＣＥＬ３）は、配線４０によって電気的に共通に接続されている。その他の基本的な構成は、上述した第１のメモリアレイ構成例の構成と同様である。

【0108】

次に、本メモリアレイ構成例の製造方法について、図１２Ａ～図１２Ｅに模式的に示した断面図を参照して説明する。

【0109】

まず、第１のメモリアレイ構成例の製造方法と同様に、第１のメモリアレイ構成例の図７Ｃの工程及び図８の工程までを行う。

【0110】

次に、図１２Ａに示すように、共通電極用の層ＣＥＬ０、磁気抵抗効果素子用の層ＭＴＪ０、バッファ用の層ＢＵＦ０、セレクタ用の層ＳＥＬ０及び積層膜ＳＴＫ０に、犠牲絶縁層ＳＣＲ０を除去するための溝７０を形成する。

【0111】

次に、図１２Ｂに示すように、溝７０を通してエッチング液を導入してウェットエッチングを行う。これにより、犠牲絶縁層ＳＣＲ０が選択的に除去され、電極層ＥＬ０間に空隙８０が形成される。

【0112】

次に、図１２Ｃに示すように、溝７０及び空隙８０を通して酸素を導入することにより酸化処理を行う。この酸化処理により、層ＳＥＬ０、層ＢＵＦ０及び層ＭＴＪ０が部分的に酸化される。その結果、空隙８０に隣接した部分に絶縁化部分ＩＮＳ１が形成される。

【0113】

次に、図１２Ｄに示すように、全面に絶縁層ＩＳＬ０を形成し、溝７０及び空隙８０を絶縁層ＩＳＬ０で埋める。さらに、絶縁層ＩＳＬ０の平坦化を行い、電極層ＣＥＬ０の上面を露出させる。

【0114】

次に、図１２Ｅに示すように、露出した電極層ＥＬ０に直接的に接続された配線４０を形成する。

【0115】

上述したような製造方法により、図１１に示したようなメモリアレイ構造が得られる。

【0116】

【0117】

なお、上述した第１、第２及び第３のメモリアレイ構成例では、セレクタ用の層ＳＥＬ０上にバッファ用の層ＢＵＦ０が設けられ、バッファ用の層ＢＵＦ０上に磁気抵抗効果素子用の層ＭＴＪ０が設けられていたが、磁気抵抗効果素子用の層ＭＴＪ０上にバッファ用の層ＢＵＦ０が設けられ、バッファ用の層ＢＵＦ０上にセレクタ用の層ＳＥＬ０が設けられていてもよい。

【0118】

また、本実施形態では、バッファ用の層ＢＵＦ０、ＢＵＦ１及びＢＵＦ２を用いたが、これらの層を設けなくてもよい。

【0119】

また、本実施形態では、絶縁化部分ＩＮＳ１、絶縁化部分ＩＮＳ２及び非磁性化部分ＮＭＧ１を酸化によって形成したが、窒化によって形成してもよい。

【0120】

また、本実施形態では、絶縁化部分ＩＮＳ１、絶縁化部分ＩＮＳ２及び非磁性化部分ＮＭＧ１を酸化によって形成したが、酸素以外の元素との化合物或いは合金化によって形成してもよい。

【0121】

また、本実施形態では、絶縁化部分ＩＮＳ１、絶縁化部分ＩＮＳ２及び非磁性化部分ＮＭＧ１を酸化によって形成したが、空隙化によるエアギャップを含む構造でもよい。

【0122】

また、本実施形態では、第１の記憶層部分（第１の可変磁化部分）ＳＬ１をＣｏＦｅＢ層で形成したが、磁気抵抗効果を示す強磁性体材料であればよい。

【0123】

また、本実施形態では、第１の参照層部分（第１の固定磁化部分）ＲＬ１をＣｏＦｅＢ層及びＣｏ／Ｐｔ超格子層等で形成したが、磁気抵抗効果を示す強磁性体材料或いは強磁性体材料を含む材料の組み合わせでもよい。

【0124】

また、本実施形態では、第１のトンネルバリア層部分ＢＬ１をＭｇＯ層で形成したが、磁気抵抗効果を示すトンネルバリア材料であればよい。

【0125】

また、メモリセル部分等の具体的な構成も、図２、図３、図４及び図５にそれぞれ示した第１、第２、第３及び第４の具体的構成例のいずれも用いることが可能である。

【0126】

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】

【0127】

１０…下部構造２０…絶縁層３０、３１…保護層
４０…配線４１…コンタクト５０…絶縁層
６０、７０…溝８０…空隙
ＭＥＭＵ…メモリ構造ユニット
ＭＥＭ１…第１のメモリ構造部分ＭＥＭ２…第２のメモリ構造部分
ＳＴＫ０…積層膜
ＳＴＫ１…第１の積層構造部分ＳＴＫ２…第２の積層構造部分
ＣＥＬ０…共通電極用の層ＣＥＬ１…第１の共通電極部分
ＣＥＬ２…第２の共通電極部分ＣＥＬ３…第３の共通電極部分
ＩＴＭ１…第１の中間構造部分ＩＴＭ２…第２の中間構造部分
ＩＴＭ３…第３の中間構造部分
ＥＭＴ１…第１の素子構成部分ＥＭＴ２…第２の素子構成部分
ＮＥＭＴ１…第１の非素子構成部分ＮＥＭＴ２…第２の非素子構成部分
ＥＬ０…電極層ＥＬ１…第１の電極層ＥＬ２…第２の電極層
ＭＴＪ０…磁気抵抗効果素子用の層
ＭＴＪ１…第１の磁気抵抗効果素子部分ＭＴＪ２…第２の磁気抵抗効果素子部分
ＳＬ１…第１の記憶層部分（第１の可変磁化部分）
ＲＬ１…第１の参照層部分（第１の固定磁化部分）
ＢＬ１…第１のトンネルバリア層部分
ＳＥＬ０…セレクタ用の層
ＳＥＬ１…第１のセレクタ部分（第１のスイッチング素子部分）
ＳＥＬ２…第２のセレクタ部分（第２のスイッチング素子部分）
ＢＵＦ０…バッファ用の層
ＢＵＦ１…第１のバッファ部分ＢＵＦ２…第２のバッファ部分
ＩＳＬ０…絶縁層ＩＳＬ１…第１の絶縁層ＩＳＬ２…第２の絶縁層
ＩＳＬ３…中間絶縁部分ＩＳＬ４…上部絶縁部分
ＩＮＳ１…絶縁化部分ＩＮＳ２…絶縁化部分ＮＭＧ１…非磁性化部分
ＳＣＲ０…犠牲絶縁層

【図1】