JP2003086774A - Magnetic memory device and its manufacturing method - Google Patents

Magnetic memory device and its manufacturing method

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JP2003086774A
JP2003086774A JP2001272188A JP2001272188A JP2003086774A JP 2003086774 A JP2003086774 A JP 2003086774A JP 2001272188 A JP2001272188 A JP 2001272188A JP 2001272188 A JP2001272188 A JP 2001272188A JP 2003086774 A JP2003086774 A JP 2003086774A
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insulating film
memory device
magnetic
magnetic layer
magnetoresistive element
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JP2001272188A
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Masahiko Hirai
匡彦 平井
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability of a magnetic memory device while suppressing its power consumption low. SOLUTION: After a 4th inter-layer insulating film 20 is formed covering a TMR element 18, the 4th inter-layer insulating film 20 is polished by using slurry which is slow in polishing speed for the metal, such as Pt, Au, and W, constituting an upper magnetic layer 17 of the TMR element 18 and fast in polishing speed for the 4th inter-layer insulating film 20. The polishing is stopped by the TMR element 18 as a stop layer and the TMR element 18 is exposed through self-alignment. Then a bit line 21 is laminated and formed on the 4th inter-layer insulating film 20 and TMR element 18. Consequently, an upper magnetic layer 17 of the TMR element 18 and the bit line 21 are brought into direct contact with each other.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は磁気抵抗効果素子を
用いた不揮発固体メモリである磁気メモリ装置およびそ
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic memory device which is a non-volatile solid-state memory using a magnetoresistive effect element and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、固体メモリである半導体メモリ装
置が情報機器等に広く用いられており、DRAM(Dyna
mic Random Access Memory)、FeRAM(Ferroelect
ric Random Access Memory)、EEPROM(Electric
ally Erasable Programmable Read-Only Memory)など
その種類も様々である。このような半導体メモリ装置の
特性は一長一短であり、これら従来の半導体メモリ装置
により現在の情報機器において要求されるスペックの全
てを満たすことは困難である。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor memory devices, which are solid-state memories, have been widely used in information equipment and the like.
mic Random Access Memory), FeRAM (Ferroelect
ric Random Access Memory), EEPROM (Electric
There are various types such as ally Erasable Programmable Read-Only Memory). The characteristics of such a semiconductor memory device have merits and demerits, and it is difficult for these conventional semiconductor memory devices to meet all of the specifications required in current information equipment.

【0003】そこで、近年では磁気抵抗効果素子を用い
た磁気メモリ装置(MRAM:Magnetic Random Access
Memory)が研究開発されている。磁気メモリ装置は、
情報の保存に磁性膜を用いているため、電源を落として
も情報が消えない不揮発性を有している。そしてこの磁
気メモリ装置は、記録時間、読み出し時間、記録密度、
書き換え可能回数、消費電力等の様々な特性に関して、
各種情報機器において求められるスペックを全て満たす
ものと期待されている。
Therefore, in recent years, a magnetic memory device (MRAM: Magnetic Random Access) using a magnetoresistive effect element has been proposed.
Memory) is being researched and developed. Magnetic memory device
Since a magnetic film is used to store information, it has non-volatility that does not erase the information even when the power is turned off. This magnetic memory device has a recording time, a reading time, a recording density,
Regarding various characteristics such as rewritable count and power consumption,
It is expected to meet all the specifications required for various information devices.

【0004】この磁気メモリ装置のメモリセルには、磁
気抵抗効果素子が設けられている。このような磁気抵抗
効果素子としては、スピン依存トンネル磁気抵抗効果素
子(TMR素子)が好適である。TMR素子は、2つの
強磁性層とその間に挟んだ薄い非磁性層が情報を記憶す
る基本構造となるものであり、磁気抵抗変化率(MR
比)が他の磁気抵抗効果素子と比較して大きく、抵抗値
が数kΩ〜数十kΩと磁気メモリ装置のメモリセルとし
て最適な値に設定することが可能なため、磁気メモリ装
置の記憶素子として一般的に用いられている。
A magnetoresistive effect element is provided in the memory cell of this magnetic memory device. A spin-dependent tunnel magnetoresistive effect element (TMR element) is suitable as such a magnetoresistive effect element. The TMR element has a basic structure in which two ferromagnetic layers and a thin non-magnetic layer sandwiched between the two ferromagnetic layers store information.
Ratio) is larger than that of other magnetoresistive effect elements, and the resistance value is several kΩ to several tens kΩ, which can be set to an optimum value as a memory cell of the magnetic memory device. Is commonly used as.

【0005】このTMR素子は、非磁性層を挟み込んだ
磁性層の磁化が平行である場合(図14(a)参照)
と、反平行である場合(図14(b)参照)とで抵抗値
が異なるため、抵抗値が異なるこの2つの状態を、それ
ぞれ「0」と「1」として記憶することができる。例え
ば、2つの磁性層のうち、一方の磁化方向を固定して、
他方の磁化方向を外部磁界により変化させることによ
り、「0」または「1」の状態を記憶させることができ
る。これがいわゆる情報の書き込み動作である。磁化方
向の変化は、TMR素子の近傍に配置した配線に電流を
流して発生する磁界を利用する方法が知られている。
In this TMR element, when the magnetizations of the magnetic layers sandwiching the non-magnetic layer are parallel to each other (see FIG. 14A).
And the anti-parallel state (see FIG. 14B) have different resistance values, the two states having different resistance values can be stored as “0” and “1”, respectively. For example, by fixing the magnetization direction of one of the two magnetic layers,
The state of “0” or “1” can be stored by changing the other magnetization direction by the external magnetic field. This is a so-called information writing operation. A known method for changing the magnetization direction is to use a magnetic field generated by passing an electric current through a wiring arranged near the TMR element.

【0006】そして、電圧または電流を検出するなどし
てこのTMR素子の抵抗値を求め、その抵抗値の大きさ
により、「0」か「1」か判断できる。これがいわゆる
情報の読み出し動作である。より詳しくは、抵抗の絶対
値で「0」か「1」か判断する絶対検出方式と、書き込
みの際より弱い磁場を印加して、保磁力が低い方の磁性
層だけを磁化反転させて「0」または「1」の状態を読
み出す差動検出方式が知られている。
Then, the resistance value of the TMR element is obtained by detecting the voltage or the current, and "0" or "1" can be determined depending on the magnitude of the resistance value. This is a so-called information reading operation. More specifically, the absolute detection method that determines whether the absolute value of resistance is “0” or “1”, and a weaker magnetic field is applied during writing to reverse the magnetization of only the magnetic layer with the lower coercive force. A differential detection method for reading the state of "0" or "1" is known.

【0007】図14に示すように磁性層の面に水平な方
向に磁化したいわゆる面内磁化膜を用いるTMR素子
は、素子サイズを小さくすると、磁性層内部で生じる反
磁界(自己減衰界)や、端面における磁化のカーリング
などにより、記録保持する磁性層の磁化方向が一方向に
定まらず不安定になってしまうなど、MR比が低下し情
報を保持できなくなるという問題が生じる。従って、面
内磁化のTMR素子は、素子サイズをあまり小さくする
と情報の保持ができなくなるため、メモリ装置の小型化
や高集積化には限界があった。
As shown in FIG. 14, the TMR element using a so-called in-plane magnetized film magnetized in the direction horizontal to the surface of the magnetic layer has a demagnetizing field (self-decaying field) generated inside the magnetic layer when the element size is reduced. The magnetization direction of the magnetic layer for recording and holding is not fixed in one direction due to curling of the magnetization at the end faces, and the magnetic layer becomes unstable, resulting in a problem that the MR ratio is lowered and information cannot be held. Therefore, in the in-plane magnetized TMR element, if the element size is made too small, it becomes impossible to retain information, and there is a limit to downsizing and high integration of the memory device.

【0008】この問題を解決するために、特開平11−
213650号公報には、磁性層の面に垂直な方向に磁
化したいわゆる垂直磁化膜を用いるTMR素子(図15
参照)が開示されている。この垂直磁化のTMR素子
は、素子サイズが小さくなっても反磁界が小さく、安定
して情報の保持が行えるので、面内磁化のTMR素子よ
りも小型で高集積化した磁気メモリ装置を構成できる。
To solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 11-
No. 213650 discloses a TMR element using a so-called perpendicular magnetization film magnetized in a direction perpendicular to the surface of the magnetic layer (see FIG. 15).
) Is disclosed. The perpendicularly magnetized TMR element has a small demagnetizing field even when the element size is small and can stably hold information. Therefore, a smaller and highly integrated magnetic memory device can be configured than the in-plane magnetized TMR element. .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前記したようなTMR
素子を用いて磁気メモリ装置を構成する場合、MOSF
ET(電界効果型トランジスタ)上にTMR素子を積層
した構造が一般的である。そして、TMR素子をMOS
FETと接続する電気系統の他に、TMR素子の上下に
電気配線が設けられ、この電気配線を流れる電流により
発生する磁界によりTMR素子の磁化状態を決定して情
報を記憶させる構成である。
[Problems to be Solved by the Invention] TMR as described above
When a magnetic memory device is constructed using elements, MOSF
A structure in which a TMR element is stacked on an ET (field effect transistor) is general. And the TMR element is a MOS
In addition to the electric system connected to the FET, electric wiring is provided above and below the TMR element, and the magnetic state generated by the current flowing through the electric wiring determines the magnetized state of the TMR element to store information.

【0010】その構成の一例としては、図16に示すよ
うに、TMR素子101の両側方の斜め下方の位置に書
き込み線であるメタル配線102が設けられ、TMR素
子101の直上にメタル配線102と直交するビット線
103が設けられている。メタル配線102もビット線
103も、図示しない外部回路に接続されている。TM
R素子101の両側方のメタル配線102に流す電流に
より発生する磁界によって、TMR素子101の磁性層
105の磁化方向を変化させることができる。さらに、
ビット線103に流す電流により発生する磁界によっ
て、メタル配線102によるTMR素子101の磁性層
105の磁化方向決定を補助する。ビット線103は、
いわばアシスト磁界を生成するものである。
As an example of the structure, as shown in FIG. 16, a metal wiring 102, which is a write line, is provided diagonally below both sides of the TMR element 101, and a metal wiring 102 is provided directly above the TMR element 101. The orthogonal bit lines 103 are provided. Both the metal wiring 102 and the bit line 103 are connected to an external circuit (not shown). TM
The magnetization direction of the magnetic layer 105 of the TMR element 101 can be changed by the magnetic field generated by the current flowing through the metal wirings 102 on both sides of the R element 101. further,
The magnetic field generated by the current flowing through the bit line 103 assists the determination of the magnetization direction of the magnetic layer 105 of the TMR element 101 by the metal wiring 102. Bit line 103
In other words, it generates an assist magnetic field.

【0011】例えば、初期状態において、TMR素子1
01の、非磁性層106を挟む上磁性層104も下磁性
層105も磁化方向が下から上へ向かう方向であり、上
磁性層104の磁気保持力が強いとする。メタル配線1
02に電流を流さなければ、TMR素子101の両磁性
層104,105の平行な磁化方向が維持される。従っ
て、TMR素子101の抵抗値は変化しない。しかし、
TMR素子101の右側のメタル配線102に図面奥か
ら手前へ向かう電流を、左側のメタル配線102に図面
手前から奥へ向かう電流を流すと、特に下磁性層105
には、元々の磁化方向を打ち消そうとする上から下へ向
かう磁界が生じ、下磁性層105の磁化方向が変化す
る。上磁性層104は磁化保持力が強いため、下から上
へ向かう磁化方向に変化はない。これによって、TMR
素子101の両磁性層104,105の磁化方向が反平
行状態になる。従って、TMR素子101の抵抗値が小
さくなる。この抵抗値の変化を検知することによって、
記録の読み出しが行える。なお、ビット線103に流す
電流の向きは、磁性層104,105の磁化方向に直接
影響するものではないが、この電流により生じる磁界
が、メタル配線102を流れる電流により生じる磁界を
補強して、磁性層105の磁化を変化させるに十分な強
い磁界とすることができる。
For example, in the initial state, the TMR element 1
01, the magnetization directions of the upper magnetic layer 104 and the lower magnetic layer 105 sandwiching the non-magnetic layer 106 are from the bottom to the top, and the magnetic coercive force of the upper magnetic layer 104 is assumed to be strong. Metal wiring 1
If no current is applied to 02, the parallel magnetization directions of both magnetic layers 104 and 105 of the TMR element 101 are maintained. Therefore, the resistance value of the TMR element 101 does not change. But,
When a current flowing from the back to the front of the drawing in the right metal wiring 102 of the TMR element 101 and a current flowing from the front to the back of the drawing in the left metal wiring 102 are passed, the lower magnetic layer 105 is particularly formed.
Causes a magnetic field from top to bottom to cancel the original magnetization direction, and the magnetization direction of the lower magnetic layer 105 changes. Since the upper magnetic layer 104 has a strong magnetization holding force, there is no change in the magnetization direction from the bottom to the top. This allows TMR
The magnetization directions of both magnetic layers 104 and 105 of the element 101 are antiparallel. Therefore, the resistance value of the TMR element 101 becomes small. By detecting this change in resistance,
Records can be read. The direction of the current flowing through the bit line 103 does not directly affect the magnetization direction of the magnetic layers 104 and 105, but the magnetic field generated by this current reinforces the magnetic field generated by the current flowing through the metal wiring 102, A magnetic field strong enough to change the magnetization of the magnetic layer 105 can be obtained.

【0012】このような構成であるため、メタル配線1
02およびビット線103にあまり大きな電流を流さな
くても、TMR素子101の磁性層105にできるだけ
強い磁界を印加できるようにすることが、TMR素子1
01のメモリとしての信頼性向上および消費電力抑制の
ために重要である。そして、そのためには、ビット線1
02とTMR素子101との距離をできるだけ近接させ
ることが望まれる。
Due to this structure, the metal wiring 1
02 and the bit line 103, it is possible to apply a magnetic field as strong as possible to the magnetic layer 105 of the TMR element 101 without applying a very large current.
01 is important for improving reliability as a memory and suppressing power consumption. And for that, bit line 1
02 and the TMR element 101 are desired to be as close as possible.

【0013】そこで本発明の目的は、TMR素子と、そ
れに磁界を印加するためのビット線とをできるだけ近接
させることのできる、磁気メモリ装置およびその製造方
法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic memory device and a method of manufacturing the same in which a TMR element and a bit line for applying a magnetic field to the TMR element can be brought as close as possible.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、主に膜
面垂直方向に磁化する第1の磁性層および第2の磁性層
と、第1の磁性層と第2の磁性層の間に位置する非磁性
層とからなる磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗素子の上方
に位置して磁界を印加するための電流が流されるビット
線とを有する不揮発性の磁気メモリ装置において、磁気
抵抗素子の上面とビット線が直接接触しているところに
ある。
A feature of the present invention is that a first magnetic layer and a second magnetic layer which are magnetized mainly in a direction perpendicular to a film surface are provided, and between the first magnetic layer and the second magnetic layer. In a non-volatile magnetic memory device having a magnetoresistive effect element including a non-magnetic layer located in a non-magnetic layer and a bit line above which the current for applying a magnetic field flows, a magnetoresistive element is provided. Is in direct contact with the upper surface of the bit line.

【0015】磁気抵抗素子の、ビット線と接する上面
が、Pt、Au、Wのいずれかからなることが好まし
い。
The upper surface of the magnetoresistive element in contact with the bit line is preferably made of any one of Pt, Au and W.

【0016】磁気抵抗素子の下方に位置して磁界を印加
するための電流が流される書き込み線をさらに有してい
る。
A write line is further provided below the magnetoresistive element, through which a current for applying a magnetic field is passed.

【0017】磁気抵抗素子の外周が絶縁膜に覆われてお
り、研磨された絶縁膜の上面と、磁気抵抗素子の上面と
が、同じ高さに位置し、絶縁膜および磁気抵抗素子の上
に、ビット線が形成されていることが好ましい。
The outer periphery of the magnetoresistive element is covered with an insulating film, and the upper surface of the polished insulating film and the upper surface of the magnetoresistive element are located at the same height, and are placed on the insulating film and the magnetoresistive element. , Bit lines are preferably formed.

【0018】磁気抵抗効果素子がスピン依存トンネル磁
気抵抗効果素子であってもよい。
The magnetoresistive effect element may be a spin-dependent tunnel magnetoresistive effect element.

【0019】本発明のもう1つの特徴は、主に膜面垂直
方向に磁化する第1の磁性層および第2の磁性層と、第
1の磁性層と第2の磁性層の間に位置する非磁性層とか
らなる磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗素子の上方に位置
して磁界を印加するための電流が流されるビット線とを
有する不揮発性の磁気メモリ装置の製造方法において、
磁気抵抗効果素子を形成する工程と、磁気抵抗素子を覆
うように絶縁材料を堆積して、絶縁膜を形成する工程
と、磁気抵抗素子を覆う絶縁膜を、磁気抵抗素子の上面
が露出するまで研磨する工程と、絶縁膜および磁気抵抗
素子の上に、前記ビット線を形成する工程とを含むとこ
ろにある。
Another feature of the present invention is located between the first magnetic layer and the second magnetic layer, which are magnetized mainly in the direction perpendicular to the film surface, and between the first magnetic layer and the second magnetic layer. In a method of manufacturing a non-volatile magnetic memory device having a magnetoresistive effect element including a non-magnetic layer, and a bit line located above the magnetoresistive element and through which a current for applying a magnetic field is passed,
The step of forming the magnetoresistive element, the step of depositing an insulating material to cover the magnetoresistive element to form an insulating film, and the step of forming the insulating film covering the magnetoresistive element until the upper surface of the magnetoresistive element is exposed. The process includes a step of polishing and a step of forming the bit line on the insulating film and the magnetoresistive element.

【0020】研磨工程にて、磁気抵抗素子の上面を自己
整合的に露出させることが好ましい。
In the polishing step, it is preferable to expose the upper surface of the magnetoresistive element in a self-aligned manner.

【0021】研磨工程にて、磁気抵抗素子上面をストッ
プレイヤーとして研磨を行い、絶縁膜の上面と磁気抵抗
素子の上面とを同じ高さにすることが好ましい。
In the polishing step, it is preferable to perform polishing with the upper surface of the magnetoresistive element as a stop layer so that the upper surface of the insulating film and the upper surface of the magnetoresistive element have the same height.

【0022】研磨工程にて、磁気抵抗素子の上面の研削
速度が絶縁膜の研削速度より遅いスラリーを用いて絶縁
膜の研磨を行ってもよい。
In the polishing step, the insulating film may be polished using a slurry in which the grinding speed of the upper surface of the magnetoresistive element is lower than the grinding speed of the insulating film.

【0023】磁気抵抗素子の第1および第2の磁性層
が、垂直磁気異方性を有していてもよい。
The first and second magnetic layers of the magnetoresistive element may have perpendicular magnetic anisotropy.

【0024】磁気抵抗素子の、ビット線と接する上面
が、Pt、Au、Wのいずれかからなることが好まし
い。
The upper surface of the magnetoresistive element in contact with the bit line is preferably made of any one of Pt, Au and W.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】図1に示す本実施形態の磁気メモリ装置の
構成について説明する。
The configuration of the magnetic memory device of this embodiment shown in FIG. 1 will be described.

【0027】単結晶シリコン基板或いはSOI基板などか
らなる半導体基板1の所定の個所に素子分離領域2が形
成されている。本実施形態に用いられる素子分離領域2
としては、STI(Shallow Trench Isolation)、LOCO
Sなどの方法により形成された誘電体からなる。そし
て、半導体基板1上に酸化シリコンなどのゲート絶縁膜
3を介してドープされた多結晶シリコンなどからなるゲ
ート電極4が設けられ、1対のゲート電極4の間にソー
ス領域5、ゲート電極4と素子分離領域2との間にドレ
イン領域6がそれぞれ作り込まれて、トランジスタ構造
が構成されている。ここではゲート電極4側に低不純物
濃度のドープ領域を有するLDD(Lightly Doped Drain)
構造のMOSトランジスタを例に挙げているが、本発明は
これに限定されるものではない。
An element isolation region 2 is formed at a predetermined position on a semiconductor substrate 1 made of a single crystal silicon substrate or an SOI substrate. Element isolation region 2 used in this embodiment
For STI (Shallow Trench Isolation), LOCO
It is made of a dielectric material formed by a method such as S. A gate electrode 4 made of polycrystalline silicon or the like doped through a gate insulating film 3 such as silicon oxide is provided on the semiconductor substrate 1, and a source region 5 and a gate electrode 4 are provided between the pair of gate electrodes 4. The drain region 6 is formed between the element isolation region 2 and the element isolation region 2 to form a transistor structure. Here, LDD (Lightly Doped Drain) having a low impurity concentration doped region on the gate electrode 4 side
Although a MOS transistor having a structure is given as an example, the present invention is not limited to this.

【0028】このようにトランジスタ構造が構成された
半導体基板1上に、SiO2、BPSG等からなる第1の層
間絶縁膜7が形成されている。そして、ソース領域5お
よびドレイン領域6の上方において第1の層間絶縁膜7
を貫通して設けられているコンタクトホール8に、タン
グステン等からなる第1のプラグ9が形成されている。
この第1のプラグ9には、Ti/AlSiCu/Ti等
の積層体からなる第1のメタル配線10が接続されてい
る。詳述しないが、第1のプラグ9を介してソース領域
5と接続されている第1のメタル配線10は、接地線に
接続されており、第1のプラグ9を介してドレイン領域
6と接続されている第1のメタル配線10は、図示しな
い周辺回路または外部回路に接続されている。
A first interlayer insulating film 7 made of SiO 2 , BPSG or the like is formed on the semiconductor substrate 1 having the transistor structure as described above. Then, the first interlayer insulating film 7 is formed above the source region 5 and the drain region 6.
A first plug 9 made of tungsten or the like is formed in a contact hole 8 penetrating therethrough.
The first plug 9 is connected to a first metal wiring 10 made of a laminated body of Ti / AlSiCu / Ti or the like. Although not described in detail, the first metal wiring 10 connected to the source region 5 via the first plug 9 is connected to the ground line and connected to the drain region 6 via the first plug 9. The formed first metal wiring 10 is connected to a peripheral circuit or an external circuit (not shown).

【0029】SiO2等からなる第2の層間絶縁膜11
と、アルミナ等からなる第3の層間絶縁膜(絶縁性薄
膜)12がさらに積層されており、ドレイン領域6の上
方においてこの第2,3の層間絶縁膜11,12を貫通
して設けられているコンタクトホール13に、タングス
テン等からなる第2のプラグ(導電部材)14が形成さ
れている。
Second interlayer insulating film 11 made of SiO 2 or the like
And a third interlayer insulating film (insulating thin film) 12 made of alumina or the like is further laminated, and is provided above the drain region 6 through the second and third interlayer insulating films 11 and 12. A second plug (conductive member) 14 made of tungsten or the like is formed in the contact hole 13 present.

【0030】さらに、この第2のプラグ14上には、下
磁性層(第2の磁性層)15となるGdFe、トンネル
障壁層(非磁性層)16となるAlOx、上磁性層(第
1の磁性層)17となるTbFeを有するTMR素子1
8が形成されている。又、必要に応じてPt、Au、W
等の金属からなる保護金属層を上磁性層(第1の磁性
層)17上に形成してもよい。TMR素子18の下磁性
層15は、第2のプラグ14、第1のメタル配線10、
第1のプラグ9を介して、ドレイン領域6に接続されて
いる。
Further, on this second plug 14, GdFe to be the lower magnetic layer (second magnetic layer) 15, AlO x to be the tunnel barrier layer (non-magnetic layer) 16, and upper magnetic layer (first magnetic layer). Magnetic layer) 17 and TMR element 1 having TbFe
8 is formed. If necessary, Pt, Au, W
A protective metal layer made of a metal such as the above may be formed on the upper magnetic layer (first magnetic layer) 17. The lower magnetic layer 15 of the TMR element 18 includes the second plug 14, the first metal wiring 10,
It is connected to the drain region 6 via the first plug 9.

【0031】また、第2の層間絶縁膜11の上部には、
銅等からなる第2のメタル配線19が形成されている。
この第2のメタル配線19は、TMR素子18の両側に
近接して配置されており、TMR素子18に磁場を印加
して情報を書き込むための書き込み線である。そして、
第2のメタル配線19上は200nm以下の厚さの第3
の層間絶縁膜(絶縁性薄膜)12に覆われている。TM
R素子18の外周は、SiO2等からなる第4の層間絶
縁膜20に覆われている。
On the upper part of the second interlayer insulating film 11,
A second metal wiring 19 made of copper or the like is formed.
The second metal wirings 19 are arranged on both sides of the TMR element 18 in proximity to each other and are write lines for applying a magnetic field to the TMR element 18 to write information. And
On the second metal wiring 19, a third metal wiring 19 having a thickness of 200 nm or less is formed.
Is covered with the interlayer insulating film (insulating thin film) 12. TM
The outer periphery of the R element 18 is covered with a fourth interlayer insulating film 20 made of SiO 2 or the like.

【0032】研磨され平坦化された第4の層間絶縁膜2
0の上面と、TMR素子18の上磁性層17の上面と
は、同じ高さに位置している。
Fourth interlayer insulating film 2 which is polished and flattened
The upper surface of 0 and the upper surface of the upper magnetic layer 17 of the TMR element 18 are located at the same height.

【0033】さらに、第4の層間絶縁膜20とTMR素
子18の上に、銅等からなるビット線21が形成され、
TMR素子18の上磁性層17に直接接続されている。
このビット線21の周囲はSiO2等からなる第5の層
間絶縁膜22に覆われ、ビット線21を含む全面が、S
iNからなるパッシベーション膜(保護膜)23により
覆われている。
Further, a bit line 21 made of copper or the like is formed on the fourth interlayer insulating film 20 and the TMR element 18,
It is directly connected to the upper magnetic layer 17 of the TMR element 18.
The periphery of the bit line 21 is covered with a fifth interlayer insulating film 22 made of SiO 2 or the like, and the entire surface including the bit line 21 is S
It is covered with a passivation film (protective film) 23 made of iN.

【0034】なお、図示しないが、以上説明した図1に
示すメモリセルの外部には周辺回路が形成されている。
Although not shown, peripheral circuits are formed outside the memory cell shown in FIG. 1 described above.

【0035】この磁気メモリ装置において、第2のメタ
ル配線19に電流が流れると、TMR素子18の下磁性
層15に磁場が印加される。第2のメタル配線19によ
る磁場により下磁性層15の磁化方向が決められ、これ
と、予め保持されている上磁性層17の磁化方向とが一
致するか否かによって、状態「0」か「1」か判断され
る。すなわち、情報が読み出される。なお、ビット線2
1を流れる電流によっても磁場がTMR素子18に印加
される。この磁場は、いわばアシスト磁場であって、第
2のメタル配線19による磁化方向決定を補助して効率
を向上させるものである。
In this magnetic memory device, when a current flows through the second metal wiring 19, a magnetic field is applied to the lower magnetic layer 15 of the TMR element 18. The magnetization direction of the lower magnetic layer 15 is determined by the magnetic field generated by the second metal wiring 19, and the state "0" or "0" is determined depending on whether or not the magnetization direction of the upper magnetic layer 17 held in advance matches. 1 ”is determined. That is, the information is read. In addition, bit line 2
The magnetic field is also applied to the TMR element 18 by the current flowing through 1. This magnetic field is, so to speak, an assist magnetic field and assists the magnetization direction determination by the second metal wiring 19 to improve the efficiency.

【0036】本発明に用いられる第1及び第2のプラグ
としては、Wの他に、Al,Cu、或いはこれらを主成分とす
る合金などを用いることができる。また、必要に応じ
て、プラグの形成に先立ってコンタクトホールの側面及
び底面に、Ti、Ta、TiN、TaN、WN、TiSi、TaSi、TiSi
N、TaSiN、TiWなどから選択される少なくとも一種のバ
リアメタルとなる導電体を形成することも好ましいもの
である。プラグやバリアメタルとなる材料は、CVD、ス
パッタリングなどの周知の方法により形成できる。
As the first and second plugs used in the present invention, in addition to W, Al, Cu, or an alloy containing these as the main components can be used. If necessary, Ti, Ta, TiN, TaN, WN, TiSi, TaSi, TiSi may be formed on the side surface and the bottom surface of the contact hole before forming the plug.
It is also preferable to form at least one kind of conductor that is a barrier metal selected from N, TaSiN, TiW and the like. The material to be the plug or the barrier metal can be formed by a known method such as CVD or sputtering.

【0037】本発明に用いられる第1のメタル配線とし
ては、AlSiCu以外に、AlCu,AlTi,AlSiTi,AlNd、Cuなど
の金属を用いることもできる。更に必要に応じて、その
上下の面や側面にTi、Ta、TiN、TaN、WN、TiSi、TaSi、
TiSiN、TaSiN、TiWなどから選択される少なくとも一種
のバリアメタルとなる導電体を形成することも好ましい
ものである。
As the first metal wiring used in the present invention, in addition to AlSiCu, metals such as AlCu, AlTi, AlSiTi, AlNd and Cu can be used. If necessary, Ti, Ta, TiN, TaN, WN, TiSi, TaSi,
It is also preferable to form at least one type of conductor that is a barrier metal selected from TiSiN, TaSiN, TiW, and the like.

【0038】本発明に用いられる第2のメタル配線とし
ては、上述した第1のメタル配線と同じものを用いるこ
ともできるが、比較的大電流を流すことから、Cu又はAu
などの高導電性材料を用いることが望ましい。又、Cuや
Auの拡散を防止すべくその上下面及び側面に、Ti、Ta、
TiN、TaN、WN、TiSi、TaSi、TiSiN、TaSiN、TiWなどか
ら選択される少なくとも一種のバリアメタルとなる導電
体を形成することも好ましいものである。メタル配線や
バリアメタルとなる材料は、CVD、スパッタリング、め
っきなどの周知の方法により形成できる。
As the second metal wiring used in the present invention, the same metal wiring as the above-mentioned first metal wiring can be used, but Cu or Au is used because a relatively large current flows.
It is desirable to use a highly conductive material such as Also, Cu and
In order to prevent Au diffusion, Ti, Ta,
It is also preferable to form a conductor which is at least one kind of barrier metal selected from TiN, TaN, WN, TiSi, TaSi, TiSiN, TaSiN, TiW and the like. The material to be the metal wiring or the barrier metal can be formed by a known method such as CVD, sputtering or plating.

【0039】第1及び第2の層間絶縁膜としては、ノンド
ープの酸化シリコン、BやPがドープされた酸化シリコ
ン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、アルミナ、ダイ
ヤモンドライクカーボン、フルオロカーボン、Fドープ
の酸化シリコンなどの無機絶縁膜、或いはポリイミド、
ポリアリールエーテル、BCBなどの有機絶縁膜から選
択される少なくとも一種を用いることができる。これら
の材料はCVD、スパッタリング、塗布法などにより形
成できる。
As the first and second interlayer insulating films, non-doped silicon oxide, silicon oxide doped with B or P, silicon nitride, silicon oxynitride, alumina, diamond-like carbon, fluorocarbon, F-doped silicon oxide. Inorganic insulation film such as, or polyimide,
At least one selected from organic insulating films such as polyaryl ether and BCB can be used. These materials can be formed by CVD, sputtering, coating method or the like.

【0040】本発明に用いられる第3の層間絶縁膜とし
ては、膜厚を200nm以下の厚さにすることができる
ものであれば、上述した第1及び第2の層間絶縁膜と同じ
材料の膜を用いることも可能であるが、より好ましくは
アルミナを用いることが好ましいものである。アルミナ
はスパッタリングなどの方法により形成することができ
る。
The third interlayer insulating film used in the present invention is made of the same material as the above-mentioned first and second interlayer insulating films as long as the film thickness can be 200 nm or less. Although a film can be used, it is more preferable to use alumina. Alumina can be formed by a method such as sputtering.

【0041】第2のメタル配線上に形成される第3の層間
絶縁膜を形成するに先立って、第2のメタル配線の上面
及び第2の層間絶縁膜11の上面がほぼ一致するように
CMP等の方法により平坦化しておくことが好ましいも
のである。このような平坦化の方法としては、第2のメ
タル配線のパターンを形成した後、その配線パターンの
間及び配線パターンの上面を覆う絶縁体を堆積した後
に、上部の不要な絶縁体をCMP等により研磨除去し
て、配線パターンの上面を露出させる方法、或いは、平
坦な上面を有する絶縁体に配線溝を形成した後、少なく
ともその溝を埋めるように金属を堆積させ、その金属の
不要な部分をエッチングやCMPにより除去する方法が
挙げられる。後者のうちCMPを使う方法はダマシン法
として知られた方法であり、本発明における第2のメタ
ル配線の形成方法としてより好ましいものである。
Prior to forming the third interlayer insulating film formed on the second metal wiring, CMP is performed so that the upper surface of the second metal wiring and the upper surface of the second interlayer insulating film 11 are substantially aligned with each other. It is preferable to flatten the surface by such a method. As such a flattening method, after forming a pattern of the second metal wiring, depositing an insulator covering the space between the wiring patterns and the upper surface of the wiring pattern, and then performing CMP or the like on the unnecessary insulator on the upper portion. By polishing to remove the upper surface of the wiring pattern, or after forming a wiring groove in an insulator having a flat upper surface, depositing a metal so as to fill at least the groove, and removing unnecessary portions of the metal. Can be removed by etching or CMP. Among the latter, the method using CMP is a method known as the damascene method, and is more preferable as the method for forming the second metal wiring in the present invention.

【0042】又、本発明においては、第3の層間絶縁膜
(絶縁性薄膜)の形成後に、そこにホールを形成して第
2のプラグを形成するが、この第2のプラグも同様にダマ
シン法により形成することが好ましいものである。こう
すると、TMR素子の下面が平滑な面となるので、良好
な特性をもつTMR素子を形成することができる。
Further, in the present invention, after forming the third interlayer insulating film (insulating thin film), holes are formed therein to form the first interlayer insulating film (insulating thin film).
Although the second plug is formed, it is preferable that the second plug is similarly formed by the damascene method. In this case, the lower surface of the TMR element becomes a smooth surface, so that the TMR element having good characteristics can be formed.

【0043】本発明に用いられるTMR素子の上面を構
成する層としては、TbFeなどの磁性層やPt、A
u、W等の遷移金属及びその合金からなる少なくとも一
層の保護金属層とすることができる。
As the layer constituting the upper surface of the TMR element used in the present invention, a magnetic layer such as TbFe or Pt or A is used.
At least one protective metal layer made of a transition metal such as u or W and an alloy thereof can be used.

【0044】この磁気メモリ装置の製造方法について、
各工程に沿った図1〜12と、図13のフローチャート
とを参照して説明する。なお、図1〜12において、
(a)は平面図であり、簡略化のために各絶縁膜等を省
略し主要な部分のみを図示している。(b)は断面図で
ある。
Regarding the method of manufacturing this magnetic memory device,
1 to 12 along each step and the flowchart of FIG. 13 will be described. In addition, in FIGS.
(A) is a plan view, and for the sake of simplification, each insulating film and the like are omitted and only the main part is shown. (B) is a sectional view.

【0045】図2に示すように、まず、単結晶シリコン
からなる半導体基板1の所定の個所に溝を掘って、この
溝内にCVD(Chemical Vapor Deposition)法により
SiO2を堆積して、素子分離領域2を形成する(ステ
ップS1)。本実施形態の素子分離領域2は、STI
(Shallow Trench Isolation)である。そして、半導体
基板1上にゲート絶縁膜3を介してゲート電極4を設け
る。そして、イオン・インプランテーションにより、1
対のゲート電極4の間にソース領域5を、ゲート電極4
と素子分離領域2との間にドレイン領域6をそれぞれ作
り込む。こうして半導体基板1にトランジスタ構造を構
成する(ステップS2)。本実施形態では、ソース領域
5を共有してその両側にそれぞれゲート電極4およびド
レイン領域6が設けられている。このようにトランジス
タ構造が構成された半導体基板1上に、CVD法により
SiO2からなる第1の層間絶縁膜7を形成する(ステ
ップS3)。
As shown in FIG. 2, first, a groove is formed in a predetermined portion of the semiconductor substrate 1 made of single crystal silicon, and SiO 2 is deposited in the groove by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method to form an element. The isolation region 2 is formed (step S1). The element isolation region 2 of this embodiment is formed by STI.
(Shallow Trench Isolation). Then, the gate electrode 4 is provided on the semiconductor substrate 1 via the gate insulating film 3. And 1 by ion implantation
The source region 5 is formed between the pair of gate electrodes 4 and
A drain region 6 is formed between the element isolation region 2 and the element isolation region 2. Thus, the transistor structure is formed on the semiconductor substrate 1 (step S2). In this embodiment, the source region 5 is shared and the gate electrode 4 and the drain region 6 are provided on both sides of the source region 5, respectively. The first interlayer insulating film 7 made of SiO 2 is formed by the CVD method on the semiconductor substrate 1 having the transistor structure as described above (step S3).

【0046】次に、図3に示すように、RIE(Reacti
ve Ion Etching)法により、ソース領域5上およびドレ
イン領域6上の第1の層間絶縁膜7を部分的に除去し
て、コンタクトホール8を形成する(ステップS4)。
Next, as shown in FIG. 3, RIE (Reacti
The first interlayer insulating film 7 on the source region 5 and the drain region 6 is partially removed by a ve ion etching method to form a contact hole 8 (step S4).

【0047】そして、図4に示すように、CVD法によ
り、タングステンでコンタクトホール8を埋めて第1の
プラグ9を形成する(ステップS5)。この状態で、C
MP(Chemical Mechanical Polishing)法により、第
1の層間絶縁膜7および第1のプラグ9の上面を平滑に
する(ステップS6)。
Then, as shown in FIG. 4, the contact hole 8 is filled with tungsten by the CVD method to form the first plug 9 (step S5). In this state, C
The upper surfaces of the first interlayer insulating film 7 and the first plug 9 are smoothed by the MP (Chemical Mechanical Polishing) method (step S6).

【0048】続いて、図5に示すように、スパッタリン
グにより、Ti/AlSiCu/Ti層を形成し、RI
E法によりパターニングして、第1のプラグ9に接続さ
れた第1のメタル配線10を形成する(ステップS
7)。詳述しないが、第1のプラグ9を介してソース領
域5と接続されている第1のメタル配線10は、接地線
に接続されている。第1のプラグ9を介してドレイン領
域6と接続されている第1のメタル配線10は、図示し
ない周辺回路または外部回路に接続されている。
Then, as shown in FIG. 5, a Ti / AlSiCu / Ti layer is formed by sputtering, and RI is formed.
Patterning is performed by the E method to form the first metal wiring 10 connected to the first plug 9 (step S
7). Although not described in detail, the first metal wiring 10 connected to the source region 5 via the first plug 9 is connected to the ground line. The first metal wiring 10 connected to the drain region 6 via the first plug 9 is connected to a peripheral circuit or an external circuit (not shown).

【0049】それから、図6に示すように、CVD法に
よりSiO2からなる第2の層間絶縁膜11を形成し
(ステップS8)、RIE法によりこれを部分的に除去
して、配線溝24を形成する(ステップS9)。
Then, as shown in FIG. 6, the second interlayer insulating film 11 made of SiO 2 is formed by the CVD method (step S8), and is partially removed by the RIE method to form the wiring groove 24. It is formed (step S9).

【0050】次に、図7に示すように、めっきにより配
線溝24内に銅からなる第2のメタル配線19を形成し
(ステップS10)、CMP法により第2の層間絶縁膜
11および第2のメタル配線19の上面を平滑にする
(ステップS11)。この第2のメタル配線19は、T
MR素子18に磁場を印加して情報を書き込むための書
き込み線である。
Next, as shown in FIG. 7, the second metal wiring 19 made of copper is formed in the wiring groove 24 by plating (step S10), and the second interlayer insulating film 11 and the second interlayer insulating film 11 and the second wiring are formed by the CMP method. The upper surface of the metal wiring 19 is smoothed (step S11). This second metal wiring 19 is T
A write line for applying a magnetic field to the MR element 18 to write information.

【0051】そして、図8に示すように、CVD法によ
り、SiO2からなる第3の層間絶縁膜12を形成する
(ステップS12)。このとき、後工程で配置されるT
MR素子18の磁性層に第2のメタル配線19を通る電
流により効率よく磁場を印加するために、第2のメタル
配線19上において第3の層間絶縁膜12の厚さが20
0nm以下となるようにする。第3の層間絶縁膜12の
膜厚制御は極めて精緻に行う。
Then, as shown in FIG. 8, a third interlayer insulating film 12 made of SiO 2 is formed by the CVD method (step S12). At this time, the T to be arranged in the subsequent process
In order to efficiently apply a magnetic field to the magnetic layer of the MR element 18 by the current passing through the second metal wiring 19, the third interlayer insulating film 12 has a thickness of 20 on the second metal wiring 19.
It should be 0 nm or less. The film thickness of the third interlayer insulating film 12 is controlled extremely precisely.

【0052】続いて、図9に示すように、RIE法によ
り、ドレイン領域6上の第1のメタル配線10の上方に
位置する第3の層間絶縁膜12を位置精度よく部分的に
除去して、コンタクトホール13を形成する(ステップ
S13)。そして、CVD法により、タングステンでコ
ンタクトホール13を埋めて第2のプラグ(導電部材)
14を形成する(ステップS14)。この状態で、CM
P法により、第3の層間絶縁膜12および第2のプラグ
14の上面を平滑にする(ステップS15)。
Subsequently, as shown in FIG. 9, the third interlayer insulating film 12 located above the first metal wiring 10 on the drain region 6 is partially removed with high positional accuracy by the RIE method. , The contact hole 13 is formed (step S13). Then, by CVD, the contact hole 13 is filled with tungsten to form a second plug (conductive member).
14 is formed (step S14). In this state, CM
The P method is used to smooth the upper surfaces of the third interlayer insulating film 12 and the second plug 14 (step S15).

【0053】ここで、図10に示すように、第2のプラ
グ14上にTMR素子18を形成する(ステップS1
6)。具体的には、スパッタリングにより、下磁性層
(第2の磁性層)15となるGdFe、トンネル障壁層
(非磁性層)16となるAlOx、上磁性層(第1の磁
性層)17となるPt、Au、W等の金属を順次積層し
た後、RIE法により形状を整える。
Here, as shown in FIG. 10, the TMR element 18 is formed on the second plug 14 (step S1).
6). Specifically, by sputtering, GdFe to be the lower magnetic layer (second magnetic layer) 15, AlO x to be the tunnel barrier layer (nonmagnetic layer) 16, and upper magnetic layer (first magnetic layer) 17 are formed. After sequentially stacking metals such as Pt, Au, and W, the shape is adjusted by the RIE method.

【0054】それから、図11に示すように、TMR素
子18を埋めるように、CVD法により、SiO2から
なる第4の層間絶縁膜20を形成する(ステップS1
7)。そして、図12に示すように、CMP法により、
第4の層間絶縁膜20を研磨してTMR素子18の上面
を露出させる(ステップS18)。具体的には、TMR
素子18の上磁性層17を構成する金属(Pt、Au、
W等)の研磨速度が第4の層間絶縁膜20を構成するS
iO2の研磨速度に比べ遅いスラリーを用いて、第4の
層間絶縁膜20の研磨を行う。この時、TMR素子18
の上磁性層17が、研磨のストップレイヤーとして働
く。すなわち、第4の層間絶縁膜20を上方から研磨し
ていき、TMR素子18の上磁性層17の上面が露出し
た時点で研磨が停止される。すなわち、TMR素子18
の上磁性層17の上面を自己整合的に露出させることに
より、研磨された第4の層間絶縁膜20の上面と上磁性
層17の上面とを同じ高さにする。
Then, as shown in FIG. 11, a fourth interlayer insulating film 20 made of SiO 2 is formed by the CVD method so as to fill the TMR element 18 (step S1).
7). Then, as shown in FIG. 12, by the CMP method,
The fourth interlayer insulating film 20 is polished to expose the upper surface of the TMR element 18 (step S18). Specifically, TMR
The metal (Pt, Au,
S, etc., which has a polishing rate of W, etc., forming the fourth interlayer insulating film 20.
The fourth interlayer insulating film 20 is polished using a slurry that is slower than the polishing rate of iO 2 . At this time, the TMR element 18
The upper magnetic layer 17 serves as a polishing stop layer. That is, the fourth interlayer insulating film 20 is polished from above, and the polishing is stopped when the upper surface of the upper magnetic layer 17 of the TMR element 18 is exposed. That is, the TMR element 18
By exposing the upper surface of the upper magnetic layer 17 in a self-aligned manner, the polished upper surface of the fourth interlayer insulating film 20 and the upper surface of the upper magnetic layer 17 have the same height.

【0055】図1に示すように、CVD法によりSiO
2からなる第5の層間絶縁膜22を形成する(ステップ
S19)。そして、RIE法により第5の層間絶縁膜2
2の所定の位置に溝を形成し、めっきにより、この溝内
に銅からなるビット線21を形成する(ステップS2
0)。これにより、TMR素子18の上磁性層17の上
面とビット線21とを直接接触させる。
As shown in FIG. 1, SiO is formed by the CVD method.
A fifth interlayer insulating film 22 made of 2 is formed (step S19). Then, the fifth interlayer insulating film 2 is formed by the RIE method.
2, a groove is formed at a predetermined position, and a bit line 21 made of copper is formed in the groove by plating (step S2).
0). As a result, the upper surface of the upper magnetic layer 17 of the TMR element 18 is brought into direct contact with the bit line 21.

【0056】CMP法により第5の層間絶縁膜22およ
びビット線21の上面を平滑にする(ステップS2
1)。最後に、CVD法によりSiNからなるパッシベ
ーション膜(保護膜)23を形成する(ステップS2
2)。
The upper surfaces of the fifth interlayer insulating film 22 and the bit line 21 are smoothed by the CMP method (step S2).
1). Finally, a passivation film (protective film) 23 made of SiN is formed by the CVD method (step S2).
2).

【0057】このようにして、本発明のメモリセルが完
成する。なお、メモリセルの形成と並行して、図示しな
い周辺回路が形成されて、磁気メモリ装置が完成する。
なお、各部材の材質や具体的な形成方法については、前
記した例に限られものではなく、様々な変更が可能であ
る。
In this way, the memory cell of the present invention is completed. A peripheral circuit (not shown) is formed in parallel with the formation of the memory cell, and the magnetic memory device is completed.
The material of each member and the specific forming method are not limited to the examples described above, and various changes can be made.

【0058】本実施形態によると、TMR素子18とビ
ット線21とが直接接触しているので、ビット線21に
流れる電流が低電流でも効率よくTMR素子18に磁界
を印加することができる。従って、消費電力を低く抑え
つつ、TMR素子18の第2の磁性層15の磁化方向決
定の信頼性を向上させることができる。これによって、
TMR素子18のメモリとしての信頼性が向上する。
According to this embodiment, since the TMR element 18 and the bit line 21 are in direct contact with each other, the magnetic field can be efficiently applied to the TMR element 18 even if the current flowing through the bit line 21 is low. Therefore, it is possible to improve the reliability of determining the magnetization direction of the second magnetic layer 15 of the TMR element 18 while suppressing the power consumption low. by this,
The reliability of the TMR element 18 as a memory is improved.

【0059】従来、TMR素子18とビット線21との
間に絶縁膜が介在する場合、磁界印加の効率が悪く、ま
た、絶縁膜にコンタクトホールを設け、コンタクトホー
ル内に導電材料を充填してプラグを形成し、このプラグ
を介してTMR素子18とビット線21とを接続する構
成のものがある。しかし、本発明の場合、TMR素子1
8とビット線21とが直接接触しているので、コンタク
トホールやプラグの形成工程が不要になり、製造工程が
簡略化できる。さらに、第4の層間絶縁膜20の研磨の
際に、TMR素子18上面をストップレイヤーとして用
いて自己整合的にTMR素子18を露出させるため、研
磨を終了させるために作業者が厳密な制御を行う必要は
なく、作業が簡単である。しかも、上磁性層17と第4
の層間絶縁膜20の上面の高さが簡単に精度よく一致す
るので、ビット線21を簡単かつ強固に精度よく積層す
ることができる。そしてこの場合、TMR素子18の上
磁性層は、Pt、Au、W等の金属から構成すると、ス
トップレイヤーとして確実に作用し、研磨工程は、この
Pt、Au、W等の金属に対する研磨速度が遅くかつ第
4の層間絶縁膜20を構成するSiO2に対する研磨速
度が速いスラリーを用いて行われる。周知のタングステ
ン研磨用のスラリーなどを用いることができる。
Conventionally, when an insulating film is interposed between the TMR element 18 and the bit line 21, the efficiency of magnetic field application is poor, and a contact hole is provided in the insulating film, and the contact hole is filled with a conductive material. There is a configuration in which a plug is formed and the TMR element 18 and the bit line 21 are connected via this plug. However, in the case of the present invention, the TMR element 1
Since 8 and the bit line 21 are in direct contact with each other, the step of forming a contact hole or a plug is not necessary, and the manufacturing process can be simplified. Further, when the fourth interlayer insulating film 20 is polished, the upper surface of the TMR element 18 is used as a stop layer to expose the TMR element 18 in a self-aligned manner, so that the operator must perform strict control to finish the polishing. No need to do it, work is easy. Moreover, the upper magnetic layer 17 and the fourth
Since the heights of the upper surfaces of the inter-layer insulating films 20 are easily and accurately matched, the bit lines 21 can be easily and firmly laminated with high accuracy. In this case, if the upper magnetic layer of the TMR element 18 is made of a metal such as Pt, Au, W, etc., it reliably acts as a stop layer, and the polishing step is performed at a polishing rate for the metal such as Pt, Au, W, etc. It is performed using a slurry that is slow and has a high polishing rate for SiO 2 forming the fourth interlayer insulating film 20. A well-known slurry for polishing tungsten or the like can be used.

【0060】(他の実施形態)本発明の磁気メモリ装置
を製造するための別の製造方法について説明する。
(Other Embodiments) Another manufacturing method for manufacturing the magnetic memory device of the present invention will be described.

【0061】まず、単結晶シリコンからなる半導体基板
1の所定の個所に溝を掘って、この溝内にCVD(Chem
ical Vapor Deposition)法により酸化シリコンを堆積
してその表面を研磨して、上面が単結晶シリコンの活性
領域(トランジスタが作られる領域)と同じレベルの上
面をもつ素子分離領域2を形成する。
First, a groove is formed in a predetermined portion of the semiconductor substrate 1 made of single crystal silicon, and a CVD (Chem
Silicon oxide is deposited by the ical vapor deposition method and the surface thereof is polished to form an element isolation region 2 having an upper surface at the same level as an active area (area where a transistor is formed) of single crystal silicon.

【0062】そして、半導体基板1上に熱酸化により酸
化シリコンからなるゲート絶縁膜3を形成した後、多結
晶シリコンからなるゲート電極4を形成する。イオン・
インプランテーションにより、多結晶シリコンのゲート
電極パターンをマスクにして低不純物濃度のドープ領域
を形成する。熱酸化により多結晶シリコンの表面に酸化
膜を形成した後、エッチバックを行いゲート電極の側壁
に側壁酸化膜を残す。再びイオン・インプイランテーシ
ョンを行い不純物濃度の高いソース領域5とドレイン領
域6を形成する。更に必要に応じてソース領域とドレイ
ン領域とゲート電極の上面にPt、Co、Niなどの高
融点金属を堆積し、熱処理してシリサイド化した後、シ
リサイド化されなかった高融点金属をエッチング除去す
ることにより、シリサイド層を形成してもよい。
Then, after the gate insulating film 3 made of silicon oxide is formed on the semiconductor substrate 1 by thermal oxidation, the gate electrode 4 made of polycrystalline silicon is formed. ion·
By implantation, a gate electrode pattern of polycrystalline silicon is used as a mask to form a doped region having a low impurity concentration. After forming an oxide film on the surface of polycrystalline silicon by thermal oxidation, etching back is performed to leave a sidewall oxide film on the sidewall of the gate electrode. Ion impulitation is performed again to form the source region 5 and the drain region 6 having a high impurity concentration. Further, if necessary, a refractory metal such as Pt, Co, or Ni is deposited on the upper surface of the source region, the drain region, and the gate electrode, heat treated to silicify, and then the refractory metal not silicified is removed by etching. By doing so, a silicide layer may be formed.

【0063】こうして半導体基板1にLDD構造のMO
Sトランジスタ構造を作製する。
Thus, the semiconductor substrate 1 is provided with the LDD structure MO.
An S-transistor structure is produced.

【0064】このようにトランジスタ構造が構成された
半導体基板1上に、CVD法等によりSiO2やBPS
Gからなる第1の層間絶縁膜7を形成し、必要に応じて
リフローやCMPによりその上面を平坦化する。
On the semiconductor substrate 1 having the transistor structure as described above, SiO 2 or BPS is formed by the CVD method or the like.
A first interlayer insulating film 7 made of G is formed, and the upper surface thereof is flattened by reflow or CMP if necessary.

【0065】次に、RIE(Reactive Ion Etching)法
等により、ソース領域5上およびドレイン領域6上の第
1の層間絶縁膜7を部分的に除去して、コンタクトホー
ル8を形成する。
Next, the first interlayer insulating film 7 on the source region 5 and the drain region 6 is partially removed by RIE (Reactive Ion Etching) method or the like to form a contact hole 8.

【0066】そして、第1のプラグ9を形成する。プラ
グの形成方法としては、必要に応じて、コンタクトホー
ル内及び第1の層間絶縁膜7の上面にTi、TiN、T
a、TaNなどのバリアメタルを形成した後、その上に
タングステン等の金属をCVD法により堆積させ、コン
タクトホール外のタングステン等の金属をエッチング又
は研磨により除去する方法、或いは、コンタクトホール
内にタングステンなどの金属を選択CVDにより堆積
し、必要に応じて、その上面を研磨する方法が挙げられ
る。
Then, the first plug 9 is formed. As a method of forming the plug, Ti, TiN, T is formed in the contact hole and on the upper surface of the first interlayer insulating film 7 as necessary.
After forming a barrier metal such as a and TaN, a metal such as tungsten is deposited on the barrier metal by a CVD method, and the metal such as tungsten outside the contact hole is removed by etching or polishing, or a method of forming tungsten in the contact hole. A method of depositing a metal such as by selective CVD and polishing the upper surface of the metal as required.

【0067】続いて、スパッタリングにより、Ti/A
lCu/Ti積層体のようにバリアメタルで金属層を挟
んだ膜を形成し、RIE法によりパターニングして、第
1のプラグ9に接続された第1のメタル配線10を形成
する。因みに、この第1のメタル配線は、先に絶縁膜を
形成しておき、それに配線パターン応じた溝を形成し、
その溝内に金属を埋め込んで、不要な金属をCMPで除
去する方法(シングルダマシン法)により形成すること
も可能である。
Subsequently, by sputtering, Ti / A
A film in which a metal layer is sandwiched between barrier metals such as a 1Cu / Ti laminated body is formed and patterned by the RIE method to form a first metal wiring 10 connected to the first plug 9. By the way, for the first metal wiring, an insulating film is first formed, and then a groove corresponding to the wiring pattern is formed,
It is also possible to embed a metal in the groove and remove the unnecessary metal by CMP (single damascene method).

【0068】RIE法によりパターニングして第1のメ
タル配線10を形成した後には、CVD法及び塗布法に
より酸化シリコン等からなる第2の層間絶縁膜を形成
し、エッチバックやCMPにより上面を平坦化する。こ
の後にデュアルダマシン法により第2のメタル配線を形
成する場合には、第2のメタル配線の下方に窒化シリコ
ンなどのエッチストップ層が存在するように、複数種の
絶縁膜を積層して第2の層間絶縁膜を形成するとよい。
After patterning by the RIE method to form the first metal wiring 10, a second interlayer insulating film made of silicon oxide or the like is formed by the CVD method and the coating method, and the upper surface is flattened by etch back or CMP. Turn into. After that, when the second metal wiring is formed by the dual damascene method, a plurality of types of insulating films are laminated so that an etch stop layer such as silicon nitride exists below the second metal wiring. It is preferable to form the interlayer insulating film.

【0069】第2の層間絶縁膜を、RIE法により部分
的に除去して、配線溝24を形成する。
The second interlayer insulating film is partially removed by the RIE method to form the wiring groove 24.

【0070】次に、少なくとも配線溝24内にTiやT
iNなどからなるバリアメタルを形成した後、その上に
CVDによりCu又はAuの薄膜を形成する。そして、
めっきによりCVDによるCu又はAu薄膜の上にCu
又はAuを堆積させる。
Next, at least Ti and T are formed in the wiring groove 24.
After forming a barrier metal such as iN, a thin film of Cu or Au is formed on the barrier metal by CVD. And
Cu on the Cu or Au thin film by CVD by plating
Alternatively, Au is deposited.

【0071】CMP法により第2の層間絶縁膜11上面
のCu(又はAu)及びバリアメタルを除去して、第2
のメタル配線19を形成する。必要に応じてその上面に
再びバリアメタルを形成することも好ましいものであ
る。
Cu (or Au) and the barrier metal on the upper surface of the second interlayer insulating film 11 are removed by the CMP method, and the second
The metal wiring 19 is formed. It is also preferable to form a barrier metal again on the upper surface thereof if necessary.

【0072】そして、スパッタリングにより、アルミナ
からなる第3の層間絶縁膜12を形成する。このとき、
後工程で配置されるTMR素子18の磁性層に第2のメ
タル配線19を通る電流により効率よく磁場を印加する
ために、第2のメタル配線19上において第3の層間絶
縁膜12の厚さが200nm以下となるようにする。
Then, the third interlayer insulating film 12 made of alumina is formed by sputtering. At this time,
In order to efficiently apply a magnetic field to the magnetic layer of the TMR element 18 which will be arranged in a later step by the current passing through the second metal wiring 19, the thickness of the third interlayer insulating film 12 on the second metal wiring 19 is increased. Is 200 nm or less.

【0073】続いて、RIE法により、ドレイン領域6
上の第1のメタル配線10の上方に位置する第3の層間
絶縁膜12を位置精度よく部分的に除去して、コンタク
トホール13を形成する。
Then, the drain region 6 is formed by the RIE method.
A contact hole 13 is formed by partially removing the third interlayer insulating film 12 located above the upper first metal wiring 10 with high positional accuracy.

【0074】そして、少なくともホール13内にTiや
TiNなどからなるバリアメタルを形成した後、その上
にCVDによりCu又はAuの薄膜を形成する。そし
て、めっきによりCVDによるCu又はAu薄膜の上に
Cu又はAuを堆積させる。この状態で、CMP法によ
り、第3の層間絶縁膜12上のCu(又はAu)及びバ
リアメタルを除去して、第2のプラグ14を形成する。
必要に応じてその上面に再びバリアメタルを形成するこ
とも好ましいものである。こうしてプラグ14の上面を
平滑にする(ステップS15)。
Then, after forming a barrier metal made of Ti or TiN in at least the hole 13, a thin film of Cu or Au is formed thereon by CVD. Then, Cu or Au is deposited on the Cu or Au thin film by CVD by plating. In this state, Cu (or Au) and the barrier metal on the third interlayer insulating film 12 are removed by the CMP method to form the second plug 14.
It is also preferable to form a barrier metal again on the upper surface thereof if necessary. In this way, the upper surface of the plug 14 is made smooth (step S15).

【0075】そして、第2のプラグ14上にTMR素子
18を形成する。具体的には、スパッタリングにより、
下磁性層(第2の磁性層)15となるGdFe、トンネ
ル障壁層(非磁性層)16となるAlOx、上磁性層
(第1の磁性層)17となるTbFe、更には保護電極
層となるPt、Au、W、などを順次積層した後、イオ
ンミリング法により形状を整える。
Then, the TMR element 18 is formed on the second plug 14. Specifically, by sputtering,
GdFe to be the lower magnetic layer (second magnetic layer) 15, AlO x to be the tunnel barrier layer (non-magnetic layer) 16, TbFe to be the upper magnetic layer (first magnetic layer) 17, and a protective electrode layer. After Pt, Au, W, etc. are sequentially laminated, the shape is adjusted by an ion milling method.

【0076】それから、TMR素子18を埋めるよう
に、CVD法及び塗布法により酸化シリコンなどからな
る第4の層間絶縁膜20を形成する。
Then, a fourth interlayer insulating film 20 made of silicon oxide or the like is formed by the CVD method and the coating method so as to fill the TMR element 18.

【0077】そして、CMP法により、第4の層間絶縁
膜20を研磨してTMR素子18の保護電極層上面を露
出させ且つその上面を層間絶縁膜20の上面と一致させ
る。
Then, the fourth interlayer insulating film 20 is polished by the CMP method to expose the upper surface of the protective electrode layer of the TMR element 18 and match the upper surface with the upper surface of the interlayer insulating film 20.

【0078】CVD法や塗布法により酸化シリコンから
なる第5の層間絶縁膜22を形成する。そして、RIE
法により第5の層間絶縁膜22の所定の位置に溝を形成
する。少なくともこの溝内にTiやTiNなどからなる
バリアメタルを形成した後、その上にCVDによりCu
又はAuの薄膜を形成する。そして、めっきによりCV
DによるCu又はAu薄膜の上にCu又はAuを堆積さ
せる。CMP法により第5の層間絶縁膜22上面のCu
(又はAu)及びバリアメタルを除去して、ビット線2
1を形成する。必要に応じてその上面に再びバリアメタ
ルを形成することも好ましいものである。
A fifth interlayer insulating film 22 made of silicon oxide is formed by the CVD method or the coating method. And RIE
A groove is formed at a predetermined position of the fifth interlayer insulating film 22 by the method. At least a barrier metal made of Ti or TiN is formed in the groove, and then Cu is formed on the barrier metal by CVD.
Alternatively, a thin film of Au is formed. And CV by plating
Deposit Cu or Au on the Cu or Au thin film according to D. Cu formed on the upper surface of the fifth interlayer insulating film 22 by the CMP method.
(Or Au) and the barrier metal are removed, and the bit line 2
1 is formed. It is also preferable to form a barrier metal again on the upper surface thereof if necessary.

【0079】最後に、CVD法によりSiNからなるパ
ッシベーション膜(保護膜)23を形成する(ステップ
S22)。
Finally, a passivation film (protective film) 23 made of SiN is formed by the CVD method (step S22).

【0080】このようにして、本発明のメモリセルが完
成する。なお、メモリセルの形成と並行して、図示しな
い周辺回路が形成されて、磁気メモリ装置が完成する。
なお、各部材の材質や具体的な形成方法については、前
記した例に限られものではなく、様々な変更が可能であ
る。
In this way, the memory cell of the present invention is completed. A peripheral circuit (not shown) is formed in parallel with the formation of the memory cell, and the magnetic memory device is completed.
The material of each member and the specific forming method are not limited to the examples described above, and various changes can be made.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によると、T
MR素子とビット線とが直接接触しているため、ビット
線に電流が流されたときに効率よくTMR素子の磁性層
に磁界を印加することができる。これにより、消費電力
の低減や、磁気メモリ装置の信頼性の向上が図れる。ま
た、コンタクトホールやプラグを形成する工程が省略で
き、製造工程が簡略化できる。
As described above, according to the present invention, T
Since the MR element and the bit line are in direct contact with each other, a magnetic field can be efficiently applied to the magnetic layer of the TMR element when a current is passed through the bit line. As a result, power consumption can be reduced and the reliability of the magnetic memory device can be improved. Further, the step of forming the contact hole and the plug can be omitted, and the manufacturing process can be simplified.

【0082】さらに、TMR素子をストップレイヤーと
して用いて研磨を行い自己整合的にTMR素子を露出さ
せるようにすると、絶縁膜の研磨作業が簡単になるとと
もに、ビット線を簡単かつ強固に積層することができ
る。
Further, when the TMR element is used as a stop layer for polishing to expose the TMR element in a self-aligning manner, the work of polishing the insulating film is simplified and the bit line can be laminated easily and firmly. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態の磁気メモリ装置の要
部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts of a magnetic memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程を
示す要部断面図である。
FIG. 2 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device of the first embodiment;

【図3】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程を
示す要部断面図である。
FIG. 3 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device of the first embodiment;

【図4】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程を
示す要部断面図である。
FIG. 4 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device in the first embodiment;

【図5】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程を
示す要部断面図である。
FIG. 5 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device in the first embodiment;

【図6】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程を
示す要部断面図である。
FIG. 6 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device in the first embodiment;

【図7】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程を
示す要部断面図である。
FIG. 7 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device in the first embodiment;

【図8】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程を
示す要部断面図である。
FIG. 8 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device in the first embodiment;

【図9】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程を
示す要部断面図である。
FIG. 9 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device in the first embodiment;

【図10】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程
を示す要部断面図である。
FIG. 10 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device in the first embodiment;

【図11】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程
を示す要部断面図である。
FIG. 11 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device in the first embodiment;

【図12】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程
を示す要部断面図である。
FIG. 12 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the magnetic memory device in the first embodiment;

【図13】第1の実施形態の磁気メモリ装置の製造工程
を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing manufacturing steps of the magnetic memory device according to the first embodiment.

【図14】面内磁化のTMR素子模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram of a TMR element having in-plane magnetization.

【図15】垂直磁化のTMR素子模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram of a vertically magnetized TMR element.

【図16】従来の磁気メモリ装置の拡大断面図である。FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of a conventional magnetic memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 素子分離領域(STI) 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 ソース領域 6 ドレイン領域 7 第1の層間絶縁膜 8 コンタクトホール 9 第1のプラグ 10 第1のメタル配線 11 第2の層間絶縁膜 12 第3の層間絶縁膜 13 コンタクトホール 14 第2のプラグ 15 下磁性層(第2の磁性層) 16 トンネル障壁層(非磁性層) 17 上磁性層(第1の磁性層) 18 TMR素子(トンネル磁気抵抗効果素子) 19 第2のメタル配線(書き込み線) 20 第4の層間絶縁膜(絶縁膜) 21 ビット線 22 第5の層間絶縁膜 23 パッシベーション膜 24 配線溝 1 Semiconductor substrate 2 element isolation region (STI) 3 Gate insulation film 4 gate electrode 5 Source area 6 drain region 7 First interlayer insulating film 8 contact holes 9 First plug 10 First metal wiring 11 Second interlayer insulating film 12 Third interlayer insulating film 13 contact holes 14 Second plug 15 Lower magnetic layer (second magnetic layer) 16 Tunnel barrier layer (nonmagnetic layer) 17 Upper magnetic layer (first magnetic layer) 18 TMR element (tunnel magnetoresistive element) 19 Second metal wiring (write line) 20 Fourth interlayer insulating film (insulating film) 21 bit line 22 Fifth interlayer insulating film 23 Passivation film 24 wiring groove

フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH09 HH11 HH18 HH21 HH23 HH27 HH30 HH32 HH33 HH34 JJ08 JJ11 JJ18 JJ19 JJ21 JJ23 JJ27 JJ30 KK01 KK32 KK33 KK34 MM01 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 PP15 QQ13 QQ24 RR01 RR03 RR04 RR08 RR11 RR15 RR21 RR22 SS08 SS11 SS21 TT04 VV16 XX01 XX28 5F083 FZ10 GA05 GA09 GA25 JA35 JA36 JA37 JA39 JA40 JA56 JA57 JA58 LA12 PR03 PR06 PR21 PR22 PR23 PR40 Continued front page    F term (reference) 5F033 HH09 HH11 HH18 HH21 HH23                       HH27 HH30 HH32 HH33 HH34                       JJ08 JJ11 JJ18 JJ19 JJ21                       JJ23 JJ27 JJ30 KK01 KK32                       KK33 KK34 MM01 MM02 MM12                       MM13 NN06 NN07 PP06 PP15                       QQ13 QQ24 RR01 RR03 RR04                       RR08 RR11 RR15 RR21 RR22                       SS08 SS11 SS21 TT04 VV16                       XX01 XX28                 5F083 FZ10 GA05 GA09 GA25 JA35                       JA36 JA37 JA39 JA40 JA56                       JA57 JA58 LA12 PR03 PR06                       PR21 PR22 PR23 PR40

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主に膜面垂直方向に磁化する第1の磁性
層および第2の磁性層と、前記第1の磁性層と第2の磁
性層の間に位置する非磁性層とからなる磁気抵抗効果素
子と、該磁気抵抗素子の上方に位置して磁界を印加する
ための電流が流されるビット線とを有する不揮発性の磁
気メモリ装置において、 前記磁気抵抗素子の上面と前記ビット線が直接接触して
いることを特徴とする磁気メモリ装置。
1. A first magnetic layer and a second magnetic layer that are magnetized mainly in a direction perpendicular to the film surface, and a non-magnetic layer located between the first magnetic layer and the second magnetic layer. In a non-volatile magnetic memory device having a magnetoresistive effect element and a bit line located above the magnetoresistive element and in which a current for applying a magnetic field flows, an upper surface of the magnetoresistive element and the bit line are A magnetic memory device characterized by being in direct contact.
【請求項2】 前記磁気抵抗素子の、前記ビット線と接
する上面が、Pt、Au、Wのいずれかからなる、請求
項1または2に記載の磁気メモリ装置。
2. The magnetic memory device according to claim 1, wherein an upper surface of the magnetoresistive element in contact with the bit line is made of Pt, Au, or W.
【請求項3】 前記磁気抵抗素子の下方に位置して磁界
を印加するための電流が流される書き込み線をさらに有
する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁気メモリ
装置。
3. The magnetic memory device according to claim 1, further comprising a write line which is located below the magnetoresistive element and through which a current for applying a magnetic field flows.
【請求項4】 前記磁気抵抗素子の外周が絶縁膜に覆わ
れており、研磨された前記絶縁膜の上面と、前記磁気抵
抗素子の上面とが、同じ高さに位置し、前記絶縁膜およ
び前記磁気抵抗素子の上に、前記ビット線が形成されて
いる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁気メモリ
装置。
4. An outer periphery of the magnetoresistive element is covered with an insulating film, and the polished upper surface of the insulating film and the upper surface of the magnetoresistive element are located at the same height. The magnetic memory device according to claim 1, wherein the bit line is formed on the magnetoresistive element.
【請求項5】 前記磁気抵抗効果素子がスピン依存トン
ネル磁気抵抗効果素子である、請求項1〜4のいずれか
1項に記載の磁気メモリ装置。
5. The magnetic memory device according to claim 1, wherein the magnetoresistive effect element is a spin-dependent tunnel magnetoresistive effect element.
【請求項6】 主に膜面垂直方向に磁化する第1の磁性
層および第2の磁性層と、前記第1の磁性層と第2の磁
性層の間に位置する非磁性層とからなる磁気抵抗効果素
子と、該磁気抵抗素子の上方に位置して磁界を印加する
ための電流が流されるビット線とを有する不揮発性の磁
気メモリ装置の製造方法において、 前記磁気抵抗効果素子を形成する工程と、 前記磁気抵抗素子を覆うように絶縁材料を堆積して、絶
縁膜を形成する工程と、 前記磁気抵抗素子を覆う前記絶縁膜を、前記磁気抵抗素
子の上面が露出するまで研磨する工程と、 前記絶縁膜および前記磁気抵抗素子の上に、前記ビット
線を形成する工程とを含むことを特徴とする磁気メモリ
装置の製造方法。
6. A first magnetic layer and a second magnetic layer which are magnetized mainly in a direction perpendicular to the film surface, and a non-magnetic layer located between the first magnetic layer and the second magnetic layer. A method of manufacturing a non-volatile magnetic memory device having a magnetoresistive effect element and a bit line located above the magnetoresistive element and in which a current for applying a magnetic field is flowed, wherein the magnetoresistive effect element is formed. A step of depositing an insulating material to cover the magnetoresistive element to form an insulating film, and a step of polishing the insulating film covering the magnetoresistive element until the upper surface of the magnetoresistive element is exposed. And a step of forming the bit line on the insulating film and the magnetoresistive element, the method of manufacturing a magnetic memory device.
【請求項7】 前記研磨工程にて、前記磁気抵抗素子の
上面を自己整合的に露出させる、請求項6に記載の磁気
メモリ装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a magnetic memory device according to claim 6, wherein the polishing step exposes the upper surface of the magnetoresistive element in a self-aligned manner.
【請求項8】 前記研磨工程にて、前記磁気抵抗素子上
面をストップレイヤーとして研磨を行い、前記絶縁膜の
上面と前記磁気抵抗素子の上面とを同じ高さにする、請
求項6または7に記載の磁気メモリ装置の製造方法。
8. The polishing step according to claim 6 or 7, wherein polishing is performed using the upper surface of the magnetoresistive element as a stop layer so that the upper surface of the insulating film and the upper surface of the magnetoresistive element have the same height. A method for manufacturing the magnetic memory device described.
【請求項9】 前記研磨工程にて、前記磁気抵抗素子の
上面の研削速度が前記絶縁膜の研削速度より遅いスラリ
ーを用いて前記絶縁膜の研磨を行う、請求項6〜8のい
ずれか1項に記載の磁気メモリ装置の製造方法。
9. The insulating film is polished by using a slurry in the polishing step, the polishing speed of the upper surface of the magnetoresistive element being lower than the polishing speed of the insulating film. Item 7. A method for manufacturing a magnetic memory device according to item.
【請求項10】 前記磁気抵抗素子の前記第1および第
2の磁性層が、垂直磁気異方性を有する、請求項6〜9
のいずれか1項に記載の磁気メモリ装置の製造方法。
10. The magnetic layer according to claim 6, wherein the first and second magnetic layers have perpendicular magnetic anisotropy.
A method of manufacturing a magnetic memory device according to any one of 1.
【請求項11】 前記磁気抵抗素子の、前記ビット線と
接する上面が、Pt、Au、Wのいずれかからなる、請
求項6〜10のいずれか1項に記載の磁気メモリ装置の
製造方法。
11. The method of manufacturing a magnetic memory device according to claim 6, wherein an upper surface of the magnetoresistive element in contact with the bit line is made of Pt, Au, or W.
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