JP2009212323A - 不揮発性磁気メモリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録層の熱安定性を向上させることができる不揮発性磁気メモリ装置を提供する。
【解決手段】不揮発性磁気メモリ装置は、記録層５３を有する積層構造体５０、第１の配線４１、第２の配線４２、並びに、積層構造体５０を取り囲む層間絶縁層２６から成る磁気抵抗効果素子３０を備え、更には、層間絶縁層２６を構成する材料の有するヤング率よりも低いヤング率を有する低ヤング率領域７１を備えており、記録層５３は、磁化容易軸、及び、該磁化容易軸と直交する磁化困難軸を有しており、記録層５３を構成する材料の磁歪定数λの値が正の場合、低ヤング率領域７１は、記録層５３の磁化容易軸の延在領域に配置されており、記録層５３を構成する材料の磁歪定数λの値が負の場合、低ヤング率領域７１は、記録層５３の磁化困難軸の延在領域に配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、不揮発性磁気メモリ装置に関する。

情報通信機器、特に携帯端末等の個人用小型機器の飛躍的な普及に伴い、これらを構成するメモリ素子やロジック素子の各種半導体装置には、高集積化、高速化、低電力化等、一層の高性能化が要請されている。特に不揮発性メモリは、ユビキタス時代に必要不可欠であると考えられている。電源の消耗やトラブル、サーバーとネットワークとが何らかの障害により切断された場合でも、不揮発性メモリによって重要な情報を保存、保護することができる。また、最近の携帯機器は不要の回路ブロックをスタンバイ状態とし、出来る限り消費電力を抑えるように設計されているが、高速のワークメモリと大容量ストレージメモリを兼ねることができる不揮発性メモリが実現できれば、消費電力とメモリの無駄を無くすことができる。また、電源を投入すると瞬時に起動できる「インスタント・オン」機能も、高速、且つ、大容量の不揮発性メモリが実現できれば可能となる。

不揮発性メモリとして、半導体材料を用いたフラッシュメモリや、強誘電体材料を用いた強誘電体型不揮発性半導体メモリ（ＦＥＲＡＭ，Ferroelectric Random Access Memory）等を挙げることができる。しかしながら、フラッシュメモリは、書込み速度がマイクロ秒のオーダーであり、書込み速度が遅いという欠点がある。一方、ＦＥＲＡＭにおいては、書換え可能回数が１０¹²〜１０¹⁴であり、ＳＲＡＭやＤＲＡＭをＦＥＲＡＭに置き換えるにはＦＥＲＡＭの書換え可能回数が十分とは云えず、また、強誘電体層の微細加工が難しいという問題が指摘されている。

これらの欠点を有さない不揮発性メモリとして、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）と呼ばれる不揮発性磁気メモリ素子が注目されている。このＭＲＡＭの中でも、ＴＭＲ（Tunnel Magnetoresistance）効果を用いたＭＲＡＭは、近年のＴＭＲ材料の特性向上により注目を浴びている（例えば、非特許文献１参照）。ＴＭＲタイプのＭＲＡＭは、構造が単純で、スケーリングも容易であり、また、磁気モーメントの回転により記録を行うために、書換え可能回数が大である。更には、アクセス時間についても非常に高速であることが予想され、既に１００ＭＨｚで動作可能であると云われている（例えば、非特許文献２参照）。

ＴＭＲタイプのＭＲＡＭ（以下、単に、ＭＲＡＭと呼ぶ）の模式的な一部断面図を、図１８に示す。このＭＲＡＭは、ＭＯＳ型ＦＥＴから成る選択用トランジスタＴＲに接続された磁気トンネル接合（Magnetic Tunneling Junction）素子（ＭＴＪ素子と呼ぶ場合がある）から構成されている。

ＭＴＪ素子は、第１の強磁性体層２０５１、トンネル絶縁膜２０５２、第２の強磁性体層の積層構造を有する。第１の強磁性体層２０５１は、より具体的には、例えば、下から反強磁性体層２０５１Ａと強磁性体層（固着層、磁化固定層２０５１Ｂとも呼ばれる）との２層構成を有し、これらの２層の間に働く交換相互作用によって強い一方向の磁気的異方性を有する。磁化方向が比較的容易に回転する第２の強磁性体層は、自由層あるいは記録層とも呼ばれる。尚、以下の説明において、第２の強磁性体層を記録層２０５３と呼ぶ場合がある。トンネル絶縁膜２０５２は、記録層２０５３と磁化固定層２０５１Ｂとの間の磁気的結合を切ると共に、トンネル電流を流すための役割を担う。ＭＲＡＭとＭＲＡＭを接続するビット線ＢＬ（第２の配線）は、層間絶縁層２６上に形成されている。ビット線ＢＬと記録層２０５３との間に設けられたキャップ層２０６１は、ビット線ＢＬを構成する原子と記録層２０５３を構成する原子の相互拡散の防止、接触抵抗の低減、及び、記録層２０５３の酸化防止を担っている。図中、参照番号２０４１は、反強磁性体層２０５１Ａの下面に接続された第１の配線を示す。

更には、ＭＴＪ素子の下方には、第２下層絶縁層２４を介して書込みワード線ＷＷＬが配置されている。尚、書込みワード線ＷＷＬの延びる方向（第１の方向）とビット線ＢＬ（第２の配線）の延びる方向（第２の方向）とは、通常、直交している。

一方、選択用トランジスタＴＲは、素子分離領域１１によって囲まれたシリコン半導体基板１０の部分に形成されており、第１下層絶縁層２１によって覆われている。そして、一方のソース／ドレイン領域１４Ｂは、タングステンプラグから成る接続孔２２、ランディングパッド部２３、タングステンプラグから成る接続孔２５を介して、ＭＴＪ素子の第１の配線２０４１に接続されている。また、他方のソース／ドレイン領域１４Ａは、タングステンプラグ１５を介してセンス線１６に接続されている。図中、参照番号１２はゲート電極（所謂ワード線として機能する）を示し、参照番号１３はゲート絶縁膜を示す。そして、ＭＲＡＭアレイにあっては、ビット線ＢＬ及び書込みワード線ＷＷＬから成る格子の交点（重複領域）にＭＲＡＭが配置されている。

このような構成のＭＲＡＭへのデータの書込みにおいては、ビット線ＢＬに正方向あるいは負方向の電流を流し、且つ、書込みワード線ＷＷＬに一定方向の電流を流し、その結果生成される合成磁界によって記録層２０５３の磁化の方向を変えることで、記録層２０５３に「１」又は「０」を記録する。

一方、データの読出しは、選択用トランジスタＴＲをオン状態とし、ビット線ＢＬに電流を流し、磁気抵抗効果によるトンネル電流変化をセンス線１６にて検出することにより行う。記録層２０５３と磁化固定層２０５１Ｂの磁化方向が等しい場合、低抵抗となり（この状態を例えば「０」とする）、記録層２０５３と磁化固定層２０５１Ｂの磁化方向が反平行の場合、高抵抗となる（この状態を例えば「１」とする）。

このように、ＭＲＡＭにおいて、記録した情報を安定に保持するためには、情報を記録する記録層２０５３が一定の保磁力を有していることが必要である。一方、記録された情報を書き換えるためには、ビット線ＢＬに或る程度の電流を流さなければならない。ところが、ＭＲＡＭの微細化に従い、ビット線ＢＬも細くなるため、充分な電流を流すことが困難となりつつある。そこで、より少ない電流で磁化反転が可能な構成として、スピン注入による磁化反転を応用したスピン注入型磁気抵抗効果素子が注目されている（例えば、特開２００３−１７７８２参照）。ここで、スピン注入による磁化反転とは、磁性体の中を通過してスピン偏極させた電子が、他の磁性体に注入されることにより、他の磁性体において磁化反転が生じる現象である。

スピン注入型磁気抵抗効果素子の概念図を図２の（Ａ）に示す。このスピン注入型磁気抵抗効果素子は、ＧＭＲ（Giant Magnetoresistance，巨大磁気抵抗）効果を有する積層膜、あるいは、ＴＭＲ効果を有する積層膜から成る磁気抵抗効果積層膜が２つの配線４１，４２で挟まれた構造を有する。即ち、情報を記録する機能を担う記録層（磁化反転層あるいは自由層とも呼ばれる）５３と、磁化方向が固定されており、スピンフィルターとして機能する磁化参照層（固着層とも呼ばれる）５１が、非磁性体膜５２を介して積層された構造を有し、電流は膜面に垂直に流れる（図２の（Ａ）参照）。記録層５３の大きさは、模式的な平面図を図２の（Ｂ）に示すが、記録層５３を構成する磁性材料の種類や膜厚に依るが、単磁区化を促進し、且つ、スピン注入磁化反転の臨界電流Ｉ_cを低減するため、概ね２００ｎｍ以下である。記録層５３は、適当な磁気異方性により２以上の複数の磁化方向（例えば、図２の（Ａ）に水平方向の矢印にて示す２方向である第１の方向及び第２の方向）を取ることができ、各磁化方向は記録される情報に対応する。図２の（Ｂ）においては、記録層５３の平面形状を長楕円形状にすることによって、形状磁気異方性を付与した例を示す。即ち、記録層５３は、第１の方向及び第２の方向に平行な磁化容易軸と、この磁化容易軸に直交する磁化困難軸とを有しており、磁化容易軸に沿った記録層５３の長さは、磁化困難軸に沿った記録層５３の長さよりも長い。

図１９に、メモリセル・サイズと書込み電流の関係を示す。ここで、図１９の右側縦軸はメモリセル・サイズ（Ｆ²）を示し、左側縦軸は書込み電流を示し、横軸はＭＴＪ素子の短辺サイズを示す。図１９から明らかなように、スピン注入磁化反転型は、素子サイズの縮小化に伴い、書込み電流も少なくなる。しかも、書込み電流は、混載ＤＲＡＭと同程度のセルサイズで、書込み電流が１００μＡと少なくなっている。一方、従来型のＭＲＡＭは、素子サイズの縮小化に伴い、書込み電流が大幅に増加する。しかも、６トランジスタ型のＳＲＡＭ（６ＴＳＲＡＭ）と同程度のセルサイズの場合、書込み電流が１ｍＡ程度となっている。

このようなスピン注入型磁気抵抗効果素子にあっては、ＭＲＡＭと比較して、デバイス構造を単純化することができる。また、スピン注入による磁化反転を利用することにより、外部磁界によって磁化反転を行うＭＲＡＭと比較して、素子の微細化が進んでも、上述したとおり、書込み電流が増大しないという利点がある。

特開２００３−１７７８２ Wang et al., "Feasibility of Ultra-Dense Spin-Tunneling Random Access Memory", IEEE Transactions on Magnetics, Vol.33, November 1997, pp.4498-4512 R. Scheuerlein et al., "A 10ns Read and Write Non-Volatile Memory Array Using a Magnetic Tunnel Junction and FET Switch in each Cell", 2000 IEEE International Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers, Feb. 2000, pp.128-129

ところで、ＭＲＡＭやスピン注入型磁気抵抗効果素子といった磁気抵抗効果素子としての特性を維持するためには、熱による磁化の反転が起こらないように、熱安定性指標Δを一定の値以上に確保しなければならない。一般に、熱安定性指標Δは６０以上必要であると云われている。この熱安定性指標Δは、次の式（１）で表すことができる。

Δ＝（Ｍ_s・Ｖ・Ｈ_k）／（２・ｋ_B・Ｔ） （１）

ここで、
Ｍ_s：記録層の飽和磁化
Ｖ ：記録層の体積
Ｈ_k：記録層の異方性磁界
ｋ_B：ボルツマン定数
Ｔ ：記録層の絶対温度
である。

式（１）から、熱安定性指標Δは、飽和磁化Ｍ_sの増加、体積Ｖの増加、異方性磁界Ｈ_kの増加と共に増加することが判る。ここで、記録層の異方性磁界Ｈ_kとは、結晶内でスピンを或る方向に向ける異方性エネルギー（結晶磁気異方性エネルギー）に対応する量であり、結晶磁気異方性エネルギーは、結晶の構造、配向に依存して決まるスピンの方向を固定するために必要なエネルギーである。

一方、着磁した方向とは逆方向の磁場を加えて、種々の磁化過程を取りながらも概ねゼロになるときの磁場をもって、磁化反転の容易さを見積もる値として、保磁力（抗磁力）Ｈ_cがある。 異方性磁界Ｈ_kと保磁力Ｈ_cは、材料開発やデバイス開発に必要なパラメータとして使い分けられているが、両者は対応した関係にあり、保持力Ｈ_cの増大は、異方性磁界Ｈ_kの増大に繋がり、その結果、式（１）に見られるように、熱安定性指標Δを向上させることができる。ここで、保持力Ｈ_cは、次の式（２）に示すように、記録層を構成する材料が有する固有値［式（２）の右辺第１項］、記録層の形状に起因する値［式（２）の右辺第２項］、記録層の内部応力に起因した値［式（２）の右辺第３項］等の和で表される。

Ｈ_c＝Ｈ_c-film ＋ （１／４π）・｛（Ｍ_s・ｔ）／Ｗ｝・ｆ（ｒ）
＋ ３（λ／Ｍ_s）・σ ＋ Ａ （２）

ここで、
Ｈ_c-film：薄膜の状態にある記録層の保磁力
ｔ ：記録層の膜厚
Ｗ ：記録層の磁化困難軸に沿った長さ
ｆ（ｒ）：記録層における形状異方性の関数
ｒ ：記録層のアスペクト比（磁化容易軸に沿った長さ／磁化困難軸に沿った長さ）
λ ：記録層を構成する材料の磁歪定数
σ ：磁化容易軸に沿った記録層における応力（正の値は引っ張り応力であり、負
の値は圧縮力である）
Ａ ：定数
である。

ところで、上記の式（２）の右辺第１項は、記録層を構成する材料が有する固有の値であるので、右辺第１項の値は記録層を構成する材料によって、一義的に決定されてしまう。式（２）の右辺第２項は、記録層の形状に起因する値であり、記録層のアスペクト比を大きくし、形状異方性を増大させることで、右辺第２項の値を増大させ得るが、記録層のアスペクト比は、セルサイズ等により制限されてしまう。

従って、式（２）から、保持力Ｈ_cの値を増加させるためには、式（２）の右辺第３項の値を増加させることが、最も有効である。ここで、式（２）の右辺第３項における飽和磁化Ｍ_sの値及び磁歪定数λの値は、記録層を構成する材料によって一義的に決定されてしまう。そこで、式（２）の右辺第３項の値を増加させるためには、磁化容易軸に沿った応力σの絶対値を増加させればよいことになる。

従って、本発明の目的は、保持力Ｈ_cを増大させることで最終的に記録層の熱安定性を向上させることができる構成、構造を有する磁気抵抗効果素子を備えた不揮発性磁気メモリ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の第１の態様、第２の態様あるいは第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置は、
（Ａ）記録層を有する積層構造体、
（Ｂ）積層構造体の下部に電気的に接続された第１の配線、
（Ｃ）積層構造体の上部に電気的に接続された第２の配線、並びに、
（Ｄ）積層構造体を取り囲む層間絶縁層、
から成る磁気抵抗効果素子を備えている。

そして、本発明の第１の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置において、磁気抵抗効果素子は、
層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも低いヤング率を有する低ヤング率領域を更に備えており、
記録層は、磁化容易軸、及び、該磁化容易軸と直交する磁化困難軸を有しており、
記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が正の場合、低ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されており、
記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が負の場合、低ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の第２の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置において、磁気抵抗効果素子は、
層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高いヤング率を有する高ヤング率領域を更に備えており、
記録層は、磁化容易軸、及び、該磁化容易軸と直交する磁化困難軸を有しており、
記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が正の場合、高ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されており、
記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が負の場合、高ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置において、磁気抵抗効果素子は、
高ヤング率領域、及び、該高ヤング率領域の有するヤング率よりも低いヤング率を有する低ヤング率領域を備えており、
記録層は、磁化容易軸、及び、該磁化容易軸と直交する磁化困難軸を有しており、
記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が正の場合、高ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置され、低ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されており、
記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が負の場合、高ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置され、低ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されていることを特徴とする。

本発明の第１の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置における磁気抵抗効果素子において、低ヤング率領域は、第２の配線の延在部から成る構成とすることができる。あるいは又、低ヤング率領域は、第２の配線を取り囲む上層絶縁層の延在部から成る構成とすることができる。

他方、本発明の第２の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置における磁気抵抗効果素子において、高ヤング率領域は、第２の配線の延在部から成る構成とすることができる。あるいは又、高ヤング率領域は、第２の配線を取り囲む上層絶縁層の延在部から成る構成とすることができる。

以上に説明した好ましい構成を含む本発明の第１の態様、第２の態様あるいは第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置（以下、これらの不揮発性磁気メモリ装置を総称して、単に、『本発明の不揮発性磁気メモリ装置』と呼ぶ場合がある）において、磁気抵抗効果素子を、ＴＭＲ効果を用いたトンネル磁気抵抗効果素子から構成することもできるが、スピン注入による磁化反転を応用したスピン注入型磁気抵抗効果素子から構成することがより好ましい。そして、これらの場合、積層構造体の下方に、電界効果型トランジスタから成る選択用トランジスタを更に有しており、第２の配線（例えば、ビット線）の延びる方向は、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極の延びる方向と平行である形態とすることが好ましいが、これに限定するものではなく、第２の配線の延びる方向の射影像は、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極の延びる方向の射影像と直交する形態とすることもできる。また、場合によっては、選択用トランジスタは不要である。

また、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の不揮発性磁気メモリ装置における磁気抵抗効果素子にあっては、積層構造体の上部と第２の配線との間には接続部が設けられており、接続部を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高い構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第１の構成』と呼ぶ場合がある。あるいは又、第１の配線を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高い構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第２の構成』と呼ぶ場合がある。あるいは又、積層構造体の上部と第２の配線との間には接続部が設けられており、接続部を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高く、第１の配線を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高い構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第３の構成』と呼ぶ場合がある。

尚、以下の説明において、低ヤング率領域のヤング率をＥ_L、高ヤング率領域を構成する材料のヤング率をＥ_H、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率をＥ₀、第１の配線を構成する材料のヤング率をＥ₁、第２の配線を構成する材料のヤング率をＥ₂、上層絶縁層を構成する材料のヤング率をＥ_U、接続部を構成する材料のヤング率をＥ_Cと呼ぶ。

本発明の第１の態様あるいは第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置における磁気抵抗効果素子にあっては、低ヤング率領域を構成する材料として、導電材料、絶縁材料を挙げることができるし、あるいは又、低ヤング率領域を空洞から構成することもできる。ここで、低ヤング率領域を導電材料から構成する場合、係る導電材料として、現在、半導体の配線として広く使用されている、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｕ系合金、Ａｌ系合金を挙げることができるし、更には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｇを例示することができるし、更には、これらを主な成分とする合金や、これらの金属の窒化物等を例示することができる。また、低ヤング率領域を絶縁材料から構成する場合、係る絶縁材料として、ＳｉＯＣ、ＳｉＯ、ＳｉＣＮ、低誘電率を有する絶縁材料である有機ＳＯＧ、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂といった低誘電率絶縁材料（例えば、フルオロカーボン、アモルファス・テトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン、アモルファス・カーボン、シクロパーフルオロカーボンポリマー、フッ化フラーレン）、Ｓｉｌｋ（The Dow Chemical Co. の商標であり、塗布型低誘電率層間絶縁膜材料）、Ｆｌａｒｅ（Honeywell Electronic Materials Co. の商標であり、ポリアリルエーテル(ＰＡＥ)系材料）を例示することができる。尚、低ヤング率領域を構成する材料を、例えば、
Ｅ₀−Ｅ_L≧１×１０¹⁰Ｐａ（１０ＧＰａ）
好ましくは、
Ｅ₀−Ｅ_L≧５×１０¹⁰Ｐａ（５０ＧＰａ）
を満足するような材料から、適宜、選択すればよい。

一方、本発明の第２の態様あるいは第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置における磁気抵抗効果素子にあっては、高ヤング率領域を構成する材料として、導電材料、絶縁材料を挙げることができる。ここで、高ヤング率領域を導電材料から構成する場合、係る導電材料として、現在、半導体の配線として広く使用されている、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｕ系合金、Ａｌ系合金を挙げることができるし、更には、Ｉｒ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｏ等を挙げることもできるし、これらの材料から成る層の積層構造、これらを主な成分とする合金とすることもできる。また、高ヤング率領域を絶縁材料から構成する場合、係る絶縁材料として、ＳｉＮ系（Ｓｉ₃Ｎ₄）が代表であるが、ＳｉＯＣ、ＳｉＯ、ＳｉＣＮや、低誘電率を有する絶縁材料である有機ＳＯＧ、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂といった低誘電率絶縁材料を使用することもできる。一般に、低誘電率絶縁材料は低ヤング率の材料とされているが、成膜方法の工夫や積層化等により高ヤング率化させることが可能であるため、特に限定されるものではない。尚、高ヤング率領域を構成する材料を、例えば、
Ｅ_H−Ｅ₀≧１×１０¹⁰Ｐａ（１０ＧＰａ）
好ましくは、
Ｅ_H−Ｅ₀≧５×１０¹⁰Ｐａ
を満足するような材料から、適宜、選択すればよい。

更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の不揮発性磁気メモリ装置における磁気抵抗効果素子にあっては、第１の配線を構成する材料として、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＴｉＮ、ＴｉＢ₂、ＺｒＢ₂、ＺｒＮ、ＶＢ₂、ＮｂＢ₂、ＮｂＣ、ＴａＢ₂、ＴａＣ、ＣｒＢ₂、Ｍｏ₂Ｂ₅、Ｗ₂Ｂ₅、ＷＣを例示することができるが、第１の配線を構成する材料のヤング率Ｅ₁が層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高い構成とする場合、ストレス印加源としての第１の配線を構成する材料を、例えば、
Ｅ₁−Ｅ₀≧１×１０¹⁰Ｐａ（１０ＧＰａ）
好ましくは、
Ｅ₁−Ｅ₀≧５×１０¹⁰Ｐａ
を満足するような材料から、適宜、選択すればよく、具体的には、上述したＩｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＴｉＮ、ＴｉＢ₂、ＺｒＢ₂、ＺｒＮ、ＶＢ₂、ＮｂＢ₂、ＮｂＣ、ＴａＢ₂、ＴａＣ、ＣｒＢ₂、Ｍｏ₂Ｂ₅、Ｗ₂Ｂ₅、ＷＣを挙げることができるし、あるいは又、例えば４×１０¹¹Ｐａ以上のヤング率Ｅ₁を有する材料から、適宜、選択すればよいし、あるいは又、記録層に、１×１０⁸Ｐａ乃至５×１０⁹Ｐａの圧縮応力を加え得る材料から、適宜、選択すればよい。また、第２の配線（例えば、所謂ビット線として機能する）を構成する材料として、上述した種々の材料を例示することができるが、低ヤング率領域を第２の配線の延在部から構成する場合、第２の配線を構成する材料を、例えば、
Ｅ₀−Ｅ₂≧１×１０¹⁰Ｐａ（１０ＧＰａ）
好ましくは、
Ｅ₀−Ｅ₂≧５×１０¹⁰Ｐａ
を満足するような材料から、適宜、選択すればよい。一方、高ヤング率領域を第２の配線の延在部から構成する場合、第２の配線を構成する材料を、例えば、
Ｅ₂−Ｅ₀≧１×１０¹⁰Ｐａ（１０ＧＰａ）
好ましくは、
Ｅ₂−Ｅ₀≧５×１０¹⁰Ｐａ
を満足するような材料から、適宜、選択すればよい。

また、層間絶縁層を構成する材料として、ＳｉＮ系（Ｓｉ₃Ｎ₄）が代表であるが、ＳｉＯＣ、ＳｉＯ、ＳｉＣＮや、低誘電率を有する絶縁材料である有機ＳＯＧ、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂といった低誘電率絶縁材料を使用することもできる。一般に、低誘電率絶縁材料は低ヤング率の材料とされているが、成膜方法の工夫や積層化等により高ヤング率化させることが可能であるため、特に限定されるものではない。

低ヤング率領域を第２の配線を取り囲む上層絶縁層の延在部から構成する場合、係る上層絶縁層を構成する材料として、ＳｉＯＣ、ＳｉＯ、ＳｉＣＮ、低誘電率を有する絶縁材料である有機ＳＯＧ、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂といった低誘電率絶縁材料（例えば、フルオロカーボン、アモルファス・テトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン、アモルファス・カーボン、シクロパーフルオロカーボンポリマー、フッ化フラーレン）、Ｓｉｌｋ、Ｆｌａｒｅを例示することができ、あるいは又、上層絶縁層を構成する材料を、例えば、
Ｅ₀−Ｅ_U≧１×１０¹⁰Ｐａ（１０ＧＰａ）
好ましくは、
Ｅ₀−Ｅ_U≧５×１０¹⁰Ｐａ
を満足するような材料から、適宜、選択すればよい。一方、高ヤング率領域を第２の配線を取り囲む上層絶縁層の延在部から構成する場合、係る上層絶縁層を構成する材料として、ＳｉＮ系（Ｓｉ₃Ｎ₄）が代表であるが、ＳｉＯＣ、ＳｉＯ、ＳｉＣＮや、低誘電率を有する絶縁材料である有機ＳＯＧ、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂といった低誘電率絶縁材料を使用することもできる。一般に、低誘電率絶縁材料は低ヤング率の材料とされているが、成膜方法の工夫や積層化等により高ヤング率化させることが可能であるため、特に限定されるものではない。あるいは又、上層絶縁層を構成する材料を、例えば、
Ｅ_U−Ｅ₀≧１×１０¹⁰Ｐａ（１０ＧＰａ）
好ましくは、
Ｅ_U−Ｅ₀≧５×１０¹⁰Ｐａ
を満足するような材料から、適宜、選択すればよい。

また、接続部を構成する材料として、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＴｉＮ、ＴｉＢ₂、ＺｒＢ₂、ＺｒＮ、ＶＢ₂、ＮｂＢ₂、ＮｂＣ、ＴａＢ₂、ＴａＣ、ＣｒＢ₂、Ｍｏ₂Ｂ₅、Ｗ₂Ｂ₅、ＷＣ、Ｔａ、ＴａＮ、ＷＮ、Ａｌ系合金、Ｃｕ系合金を例示することができるが、特に、この接続部においては、一部のみ高ヤング率の膜で挟むだけでも同様な効果が得られる。接続部を構成する材料のヤング率Ｅ_Cが層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高い構成とする場合、係るストレス印加源としての接続部を構成する材料を、例えば、
Ｅ_C−Ｅ₀≧１×１０¹⁰Ｐａ（１０ＧＰａ）
好ましくは、
Ｅ_C−Ｅ₀≧５×１０¹⁰Ｐａ
を満足するような材料から、適宜、選択すればよいし、あるいは又、例えば４×１０¹¹Ｐａ以上のヤング率Ｅ_Cを有する材料から、適宜、選択すればよいし、あるいは又、記録層に、１×１０⁸Ｐａ乃至５×１０⁹Ｐａの圧縮応力を加え得る材料から、適宜、選択すればよい。

各種金属材料、合金材料等のヤング率の値を以下の表１に示す。

［表１］

低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域が、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されており、あるいは又、磁化困難軸の延在領域に配置されているとは、低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域が、記録層の端部と接した状態で配置されている状態、あるいは又、記録層の端部と離れて配置されている状態を意味する。但し、前者の場合、低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域を構成する材料は絶縁材料である必要があるし、あるいは又、低ヤング率領域は空洞であってもよい。後者の場合、低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域から記録層の端部までの距離は、本質的に任意である。記録層の磁化容易軸の延在領域とは、記録層の磁化困難軸に沿って記録層を切断したときの記録層最大幅であって、記録層の磁化容易軸と平行に延びる層間絶縁層の帯状の領域を指し、低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域が記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されているとは、低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域の全部あるいは一部が、この帯状の領域内に存在することを意味する。一方、記録層の磁化困難軸の延在領域とは、記録層の磁化容易軸に沿って記録層を切断したときの記録層最大幅であって、記録層の磁化困難軸と平行に延びる層間絶縁層の帯状の領域を指し、低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域が記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されているとは、低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域の全部あるいは一部が、この帯状の領域内に存在することを意味する。低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域の平面形状は、例えば、円形、楕円形、長円形、三角形、矩形、多角形、丸みを帯びた三角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多角形といった形状を含む、任意の断面形状とすることができる。低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域は、１つの記録層の両側に配置されていてもよいし、隣接する２つの記録層の間に１つの低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域が配置されていてもよい。

記録層あるいは積層構造体の平面形状として、楕円形、長円形（２つの半円と２本の線分とが組み合わされた図形）、放物線や双曲線によって囲まれた形状、広くは２次関数あるいは３次以上の関数で表現し得る図形から構成された形状、正多角形（長方形、正５角形以上の正多角形、頂点が丸みを帯びた長方形、頂点が丸みを帯びた正５角形以上の正多角形が含まれる）、扁平な円形（円形を一方向から押し潰したような図形）を挙げることができるし、楕円形と線分との組合せ、放物線と線分との組合せ、双曲線と線分との組合せ、広くは、２次関数と１次関数との組合せ、あるいは３次以上の関数と１次関数との組合せを含むことができる。あるいは又、後述するような湾曲した形状とすることが一層好ましい。

ここで、スピン注入型磁気抵抗効果素子にあっては、磁化参照層（固着層とも呼ばれる）、非磁性体膜、及び、情報を記憶する記録層（磁化反転層あるいは自由層とも呼ばれる）によって、ＴＭＲ効果あるいはＧＭＲ効果を有する積層構造体が構成されている構造とすることができる。磁化参照層、非磁性体膜及び記録層によって、ＴＭＲ効果を有する積層構造体が構成されるとは、磁性材料から成る磁化参照層と、磁性材料から成る記録層との間に、トンネル絶縁膜として機能する非磁性体膜が挟まれた構造を指す。そして、磁化参照層と第１の配線（あるいは第２の配線）の電気的な接続状態として、第１の配線（あるいは第２の配線）が、直接、磁化参照層に接続されている形態を挙げることができるし、あるいは又、第１の配線（あるいは第２の配線）が、反強磁性体層を介して磁化参照層に接続されている形態を挙げることができる。磁化参照層が第１の配線に接続されている場合、第１の配線から磁化参照層を介して、また、磁化参照層が第２の配線に接続されている場合、第２の配線から磁化参照層を介して、偏極スピン電流を記録層内に注入することにより、記録層における磁化の方向を第１の方向（磁化容易軸と平行な方向）あるいは第２の方向（第１の方向とは反対の方向）とすることで、記録層に情報が書き込まれる。磁化参照層は、積層フェリ構造（反強磁性的結合を有する積層構造）を有する構成とすることができるし、あるいは又、磁化参照層は、静磁結合構造を有する構成とすることができる。積層フェリ構造とは、例えば、磁性材料層／ルテニウム（Ｒｕ）層／磁性材料層の３層構造（具体的には、例えば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅの３層構造、ＣｏＦｅＢ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＢの３層構造）を有し、ルテニウム層の厚さによって、２つの磁性材料層の層間交換結合が、反強磁性的あるいは強磁性的になる構造を指す。尚、２つの磁性材料層の層間交換結合が強磁性的になる構造を、積層フェロ構造と呼ぶ。また、２つの磁性材料層において、磁性材料層の端面からの漏洩磁界によって反強磁性的結合が得られる構造を、静磁結合構造と呼ぶ。反強磁性体層を構成する材料として、鉄−マンガン合金、ニッケル−マンガン合金、白金−マンガン合金、イリジウム−マンガン合金、ロジウム−マンガン合金、コバルト酸化物、ニッケル酸化物を挙げることができる。第１の配線（あるいは第２の配線）と反強磁性体層との間には、反強磁性体層の結晶性向上のために、Ｔａ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔｉ等から成る下地膜を形成してもよい。

スピン注入型磁気抵抗効果素子における記録層（磁化反転層）、磁化参照層を構成する材料として、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）といった強磁性材料、これらの強磁性材料の合金（例えば、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｆｅ等）、これらの合金に非磁性元素（例えば、タンタル、ホウ素、クロム、白金、シリコン、炭素、窒素等）を混ぜた合金（例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ等）、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉの内の１種類以上を含む酸化物（例えば、フェライト：Ｆｅ−ＭｎＯ等）、ハーフメタリック強磁性材料と呼ばれる一群の金属間化合物（ホイスラー合金：ＮｉＭｎＳｂ、Ｃｏ₂ＭｎＧｅ、Ｃｏ₂ＭｎＳｉ、Ｃｏ₂ＣｒＡｌ等）、酸化物（例えば、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ₃、ＣｒＯ₂、Ｆｅ₃Ｏ₄等）を挙げることができる。記録層、磁化参照層の結晶性は、本質的に任意であり、多結晶であってもよいし、単結晶であってもよいし、非晶質であってもよい。更には、各種磁性半導体の使用も可能であるし、軟磁性（ソフト膜）であっても硬磁性（ハード膜）であってもよい。

スピン注入型磁気抵抗効果素子におけるＴＭＲ効果を有する積層構造体を構成する非磁性体膜を構成する材料として、アルミニウム酸化物（ＡｌＯ_X）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、マグネシウム窒化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ＴｉＯ₂あるいはＣｒ₂Ｏ₃、Ｇｅ、ＮｉＯ、ＣｄＯ_X、ＨｆＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＢＮ、ＺｎＳ等の絶縁材料を挙げることができる。一方、ＧＭＲ効果を有する積層構造体を構成する非磁性体膜を構成する材料として、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔａ等、あるいは、これらの合金といった導電性材料を挙げることができるし、導電性が高ければ（抵抗率が数百μΩ・ｃｍ以下）、任意の非金属材料としてもよいが、記録層や磁化参照層と界面反応を起こし難い材料を、適宜、選択することが望ましい。

これらの層は、例えば、スパッタリング法、イオンビーム堆積法、真空蒸着法に例示される物理的気相成長法（ＰＶＤ法）ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法に代表される化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にて形成することができる。

また、非磁性体膜は、例えば、スパッタリング法にて形成された金属膜を酸化若しくは窒化することにより得ることができる。より具体的には、非磁性体膜を構成する絶縁材料としてアルミニウム酸化物（ＡｌＯ_X）を用いる場合、例えば、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを大気中で酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムをプラズマ酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムをＩＣＰプラズマで酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを酸素中で自然酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを酸素ラジカルで酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを酸素中で自然酸化させるときに紫外線を照射する方法、アルミニウムを反応性スパッタリング法にて成膜する方法、アルミニウム酸化物（ＡｌＯ_X）をスパッタリング法にて成膜する方法を例示することができる。

一方、磁気抵抗効果素子をＴＭＲ効果を用いたトンネル磁気抵抗効果素子とする場合、積層構造体は、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、記録層（第２の強磁性体層あるいは自由層とも呼ばれる）から成る。ここで、第１の強磁性体層は、より具体的には、例えば、反強磁性体層と強磁性体層（固着層あるいは磁化固定層とも呼ばれる）との２層構成を有していることが好ましく、これによって、これらの２層の間に働く交換相互作用によって強い一方向の磁気的異方性を有することができる。尚、磁化固定層がトンネル絶縁膜と接する。あるいは又、磁化固定層は、より具体的には、例えば、合成反強磁性結合（ＳＡＦ：Synthetic Antiferromagnet）を有する多層構造（例えば、強磁性体材料層／金属層／強磁性体材料層)とすることもできる。合成反強磁性結合に関しては、例えば、 S. S. Parkin et. al, Physical Review Letters, 7 May, pp 2304-2307 (1990) に報告されている。記録層においては、磁化方向が比較的容易に回転する。トンネル絶縁膜は、記録層と磁化固定層との間の磁気的結合を切ると共に、トンネル電流を流すための役割を担う。

トンネル磁気抵抗効果素子における第１の強磁性体層（固着層、磁化固定層）及び記録層（第２の強磁性体層、自由層）は、例えば、遷移金属磁性元素、具体的には、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）又はコバルト（Ｃｏ）から構成された強磁性体、あるいはこれらの合金（例えば、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｆｅ等）を主成分とする強磁性体から構成することができる。また、所謂ハーフメタリック強磁性体材料や、ＣｏＦｅ−Ｂといったアモルファス強磁性体材料を用いることもできる。反強磁性体層を構成する材料として、例えば、鉄−マンガン合金、ニッケル−マンガン合金、白金−マンガン合金、イリジウム−マンガン合金、ロジウム−マンガン合金、コバルト酸化物、ニッケル酸化物を挙げることができる。これらの層は、例えば、スパッタリング法、イオンビーム堆積法、真空蒸着法に例示されるＰＶＤ法にて形成することができる。

トンネル磁気抵抗効果素子におけるトンネル絶縁膜を構成する絶縁材料として、アルミニウム酸化物（ＡｌＯ_X）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、マグネシウム窒化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物を挙げることができ、更には、Ｇｅ、ＮｉＯ、ＣｄＯ_X、ＨｆＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＢＮ、ＺｎＳを挙げることができる。トンネル絶縁膜は、例えば、スパッタリング法にて形成された金属膜を酸化若しくは窒化することにより得ることができる。より具体的には、トンネル絶縁膜を構成する絶縁材料としてアルミニウム酸化物（ＡｌＯ_X）を用いる場合、例えば、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを大気中で酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムをプラズマ酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムをＩＣＰプラズマで酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを酸素中で自然酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを酸素ラジカルで酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを酸素中で自然酸化させるときに紫外線を照射する方法、アルミニウムを反応性スパッタリング法にて成膜する方法、酸化アルミニウムをスパッタリング法にて成膜する方法を例示することができる。あるいは又、トンネル絶縁膜をＡＬＤ法によって形成することができる。

磁気抵抗効果素子における積層構造体のパターニングは、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法やイオンミリング法（イオンビームエッチング法）にて行うことができる。また、場合によっては、所謂リフトオフ法にてパターニングを行うこともできる。

不揮発性磁気メモリ装置における好ましい構成にあっては、積層構造体の下方に、電界効果型トランジスタから成る選択用トランジスタを更に有しているが、より具体的な構成として、例えば、限定するものではないが、
半導体基板に形成された選択用トランジスタ、及び、
選択用トランジスタを覆う下層絶縁層、
を備え、
下層絶縁層上に第１の配線が形成されており、
第１の配線が、下層絶縁層に設けられた接続孔（あるいは接続孔とランディングパッド部や下層配線）を介して選択用トランジスタに電気的に接続されており、
層間絶縁層は、下層絶縁層及び第１の配線を覆い、積層構造体を取り囲んでおり、
第２の配線は層間絶縁層上に形成されている構成を例示することができる。

尚、トンネル磁気抵抗効果素子（ＭＲＡＭ）にあっては、下層絶縁層は、第１下層絶縁層と、第２下層絶縁層とが積層された構造を有し、書込みワード線は、第１下層絶縁層上に形成されており、第２下層絶縁層は、書込みワード線及び第１下層絶縁層を覆っている構成を有する。

選択用トランジスタは、例えば、周知のＭＩＳ型ＦＥＴやＭＯＳ型ＦＥＴから構成することができる。第１の配線と選択用トランジスタとを電気的に接続する接続孔は、不純物がドーピングされたポリシリコンや、タングステン、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＴｉＷ、ＴｉＮＷ、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂等の高融点金属や金属シリサイドから構成することができ、ＣＶＤ法や、スパッタリング法に例示されるＰＶＤ法に基づき形成することができる。また、下層絶縁層を構成する材料として、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ、ＮＳＧ、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧあるいはＬＴＯを例示することができる。また、下層配線や、トンネル磁気抵抗効果素子における書込みワード線は、例えば、アルミニウム、Ａｌ−Ｃｕ等のアルミニウム系合金、銅（Ｃｕ）から成り、例えば、スパッタリング法に例示されるＰＶＤ法にて形成することができる。

本発明の不揮発性磁気メモリ装置にあっては、記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が正の場合、
（１−Ａ）低ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されており（本発明の第１の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置）、あるいは又、
（１−Ｂ）高ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されており、（本発明の第２の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置）、あるいは又、
（１−Ｃ）高ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置され、低ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されている（本発明の第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置）。
従って、記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が正の場合、記録層の磁化容易軸に沿って、記録層に大きな引っ張り応力（σ）を加えることができる。

また、記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が負の場合、
（２−Ａ）低ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されており（本発明の第１の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置）、あるいは又、
（２−Ｂ）高ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されており、（本発明の第２の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置）、あるいは又、
（２−Ｃ）高ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置され、低ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されている（本発明の第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置）。
従って、記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が負の場合、記録層の磁化容易軸に沿って、記録層に大きな圧縮応力（σ）を加えることができる。

そして、記録層の磁化容易軸に沿って、記録層に大きな引っ張り応力あるいは圧縮応力を加えることができるので、前述した式（２）の右辺第３項［３（λ／Ｍ_s）・σ］の値を増加させることができる結果、逆磁歪効果とも呼ばれるビラリ効果（Villari Effect）によって保持力Ｈ_cを増大させることができるので、異方性磁界Ｈ_kを増大させることができ、以上の結果として、式（１）における熱安定性指標Δを向上させることができる。それ故、記録層の熱安定性を向上させることができるし、データ保持特性の向上を図ることができ、信頼性の高い磁気抵抗効果素子を備えた不揮発性磁気メモリ装置を提供することができる。また、応力（σ）の大小、それ自体は、記録層を構成する材料には依存していない。従って、記録層を構成する材料を適切に選択することで、例えば、スピン注入磁化反転の臨界電流（書込み電流）Ｉ_cの低減を図ることが可能であり、不揮発性磁気メモリ装置の低消費電力化を達成することができる。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。

実施例１は、本発明の第１の態様及び第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置に関し、より具体的には、第１の構成に関する。実施例１、あるいは、後述する実施例３の不揮発性磁気メモリ装置は、図１の（Ａ）に模式的な一部断面図を示し、図１の（Ｂ）に第２の配線等の模式的な配置を示し、図２の（Ａ）に積層構造体の概念図を示し、図２の（Ｂ）に記録層の模式的な平面図を示すように、
（Ａ）記録層５３を有する積層構造体５０、
（Ｂ）積層構造体５０の下部に電気的に接続された第１の配線４１、
（Ｃ）積層構造体５０の上部に電気的に接続された第２の配線４２、並びに、
（Ｄ）積層構造体５０を取り囲む層間絶縁層２６、
から成る磁気抵抗効果素子３０を備えている。尚、実施例１〜実施例１０にあっては、磁気抵抗効果素子３０は、スピン注入による磁化反転を応用したスピン注入型磁気抵抗効果素子から成る。

尚、図１の（Ａ）に示す模式的な一部断面図において、図面の関係上、一点鎖線の上側の「Ａ」の領域と、下側の「Ｂ」の領域では、不揮発性磁気メモリ装置の断面を眺める方向が９０度異なっている。即ち、「Ａ」の領域は、不揮発性磁気メモリ装置の断面を磁化困難軸と平行な方向から眺めており、「Ｂ」の領域は、不揮発性磁気メモリ装置の断面を磁化容易軸と平行な方向から眺めている。従って、図１の（Ａ）では、第２の配線（実施例１にあっては、ビット線）４２の延びる方向の射影像と、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極１２の延びる方向の射影像とは直交しているように図示しているが、実際には、平行である。

ここで、積層構造体５０を構成する記録層５３は、磁化容易軸、及び、該磁化容易軸と直交する磁化困難軸を有している。実施例１にあっては、磁化容易軸は第２の配線４２と平行である。そして、実施例１の不揮発性磁気メモリ装置において、磁気抵抗効果素子３０は、層間絶縁層２６を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも低いヤング率Ｅ_Lを有する低ヤング率領域７１を更に備えている。ここで、実施例１にあっては、記録層５３を構成する材料の磁歪定数λの値は正であり、低ヤング率領域７１は、記録層５３の磁化容易軸の延在領域に配置されている。具体的には、実施例１にあっては、低ヤング率領域７１は、第２の配線４２の延在部４３から成り、図１の（Ｂ）において点線で示すが、その平面形状は円形である。

あるいは又、高ヤング率領域７２、及び、この高ヤング率領域７２の有するヤング率よりも低いヤング率を有する低ヤング率領域７１を備えており、高ヤング率領域７２が記録層５３の磁化困難軸の延在領域に配置され、低ヤング率領域７１が記録層５３の磁化容易軸の延在領域に配置されているとも云える。ここで、実施例１にあっては、高ヤング率領域７２とは、より具体的には、記録層５３の磁化困難軸の延在領域に存在する層間絶縁層２６の部分が該当する。尚、図１の（Ｂ）において、高ヤング率領域７２を一点鎖線で示すが、高ヤング率領域７２は、このように、層間絶縁層２６それ自体である。

また、積層構造体５０の上部と第２の配線４２との間には接続部６２が設けられており、ストレス印加源としての接続部６２を構成する材料のヤング率Ｅ_Cは、層間絶縁層２６を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高い。接続部６２は、具体的には、厚さ１００ｎｍのＴｉＮ層から成り、スパッタリング法にて形成されている。尚、スパッタリングの際、半導体基板を傾けながら接続部６２を成膜することで、記録層の磁化容易軸に沿った応力の増加を図ることができる。

また、積層構造体５０と接続部６２との間には、厚さ約５ｎｍのＴａ層から成るキャップ層６１がスパッタリング法にて形成されている。キャップ層６１は、配線や接続部６２を構成する原子と記録層５３を構成する原子の相互拡散の防止、接触抵抗の低減、及び、記録層５３の酸化防止を担っている。尚、キャップ層として、その他、Ｒｕ層、Ｐｔ層、ＭｇＯ層、Ｒｕ膜／Ｔａ膜の積層構造を挙げることができる。

更には、積層構造体５０の下方（より具体的には、第１の配線４１の下方）に、電界効果型トランジスタから成る選択用トランジスタＴＲが設けられている。そして、第２の配線（ビット線）４２の延びる方向は、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極１２の延びる方向と平行である。具体的には、選択用トランジスタＴＲは、素子分離領域１１によって囲まれたシリコン半導体基板１０の部分に形成されており、下層絶縁層２１，２４によって覆われている。そして、一方のソース／ドレイン領域１４Ｂは、タングステンプラグから成る接続孔２２を介して、第１の配線４１に接続されている。また、他方のソース／ドレイン領域１４Ａは、タングステンプラグ１５を介してセンス線１６に接続されている。図中、参照番号１２はゲート電極（所謂ワード線として機能する）を示し、参照番号１３はゲート絶縁膜を示す。

図２の（Ａ）に概念図を示すように、積層構造体５０は、以下の構成、構造を有しており、スパッタリング法にて形成されている。尚、磁化固定層においては、上層ボトム層を構成する反強磁性体層のＰｔ−Ｍｎとの交換結合によって、磁化の方向がピニング（pinning）される。また、記録層５３においては、電流の流れる方向により、その磁化の方向が、磁化固定に対して平行又は反平行に変えられる。

具体的には、実施例１におけるスピン注入型磁気抵抗効果素子は、ＧＭＲ（Giant Magnetoresistance，巨大磁気抵抗）効果を有する積層膜、あるいは、ＴＭＲ効果を有する積層膜から成る磁気抵抗効果積層膜が２つの配線４１，４２で挟まれた構造を有する。即ち、情報を記録する機能を担う記録層（磁化反転層あるいは自由層とも呼ばれる）５３と、磁化方向が固定されており、スピンフィルターとして機能する磁化参照層（固着層とも呼ばれる）５１が、非磁性体膜５２を介して積層された構造を有し、電流は膜面に垂直に流れる（図２の（Ａ）参照）。記録層５３の大きさは、模式的な平面図を図２の（Ｂ）に示すが、記録層５３を構成する磁性材料の種類や膜厚に依るが、単磁区化を促進し、且つ、スピン注入磁化反転の臨界電流Ｉ_cを低減するため、概ね２００ｎｍ以下である。記録層５３は、適当な磁気異方性により２以上の複数の磁化方向（例えば、図２の（Ａ）に水平方向の矢印にて示す２方向である第１の方向及び第２の方向）を取ることができ、各磁化方向は記録される情報に対応する。図２の（Ｂ）においては、記録層５３の平面形状を長楕円形状にすることによって、形状磁気異方性を付与した例を示す。即ち、記録層５３は、第１の方向及び第２の方向に平行な磁化容易軸と、磁化困難軸とを有しており、磁化容易軸に沿った記録層５３の長さは、磁化困難軸に沿った記録層５３の長さよりも長い。

磁化参照層５１は、通例、反強磁性体層５４との交換結合により、その磁化方向が固定されている（図２の（Ｃ）参照）。磁化参照層５１Ａ，５１Ｂを、記録層５３の上下に、非磁性体膜５２Ａ，５２Ｂを介して配置して、スピン注入磁化反転の効率を向上させたダブル・スピンフィルター構造も知られている（図２の（Ｄ）参照）。ここで、参照番号５４Ａ，５４Ｂは、反強磁性体層である。尚、図２の（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示した例においては、記録層５３、磁化参照層５１（磁化参照層が２層５１Ａ，５１Ｂの場合には、いずれか一方の層）を、積層フェリ構造としてもよい。非磁性体膜５２，５２Ａ，５２Ｂは、金属材料あるいは絶縁材料から構成されている。図２の（Ａ）あるいは、図２の（Ｃ）に示す構造において、磁化参照層５１から記録層５３への漏洩磁界を抑制するために、即ち、磁化参照層５１と記録層５３とが静磁気的に結合することを防ぐために、磁化参照層５１を記録層５３に比して十分大きくする構造も採用されている。いずれにしても、スピン注入磁化反転を適用した不揮発性磁気メモリ素子（スピン注入型磁気抵抗効果素子）は、磁気抵抗効果積層膜の上下を配線で挟んだ、２端子スピントランスファー素子構造を有する。

［積層構造体５０］
記録層５３
厚さ約３ｎｍのＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層
非磁性体膜（トンネル絶縁膜）５２
厚さ１．０ｎｍのＭｇＯ膜
磁化参照層（ＳＡＦを持つ多層膜）５１（図面では１層で示す）
上層：Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層
中層：Ｒｕ層
下層：Ｃｏ−Ｆｅ層、

第２の配線４２、及び、第２の配線の延在部４３から成る低ヤング率領域７１は、銅（Ｃｕ）から構成されており、低ヤング率領域７１は、層間絶縁層２６に設けられた孔部２７に銅が充填されて成る。一方、層間絶縁層２６は、プラズマＣＶＤ法にて成膜されたＳｉＮ層から構成されている。更には、接続部６２は上述したとおりＴｉＮ層から成り、接続部６２を構成する材料のヤング率Ｅ_Cは層間絶縁層２６を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高い。これらのヤング率の値を以下に示す。第１の配線４１は、２０ｎｍ厚さのＰｔ−Ｍｎ合金から成る反強磁性体層から成る上層と１０ｎｍ厚さのＴａ層から成る下層の２層構造を有する。尚、図面においては、第１の配線４１を１層で表示する。

低ヤング率領域７１のヤング率Ｅ_L ：約１．５×１０¹¹Ｐａ
層間絶縁層２６のヤング率Ｅ₀ ：約２．２×１０¹¹Ｐａ
接続部６２を構成する材料のヤング率Ｅ_C ：約５．９×１０¹¹Ｐａ

以下、実施例１の不揮発性磁気メモリ装置の製造方法の概要を説明するが、他の実施例の不揮発性磁気メモリ装置も、特段の断りが無い限り、基本的には同じ方法で作製することができる。

［工程−１００］
先ず、周知の方法に基づき、シリコン半導体基板１０に素子分離領域１１を形成し、素子分離領域１１によって囲まれたシリコン半導体基板１０の部分に、ゲート酸化膜１３、ゲート電極１２、ソース／ドレイン領域１４Ａ，１４Ｂから成る選択用トランジスタＴＲを形成する。次いで、第１下層絶縁層２１を形成し、ソース／ドレイン領域１４Ａの上方の第１下層絶縁層２１の部分にタングステンプラグ１５を形成し、更には、第１下層絶縁層２１上にセンス線１６を形成する。その後、全面に第２下層絶縁層２４を形成し、ソース／ドレイン領域１４Ｂの上方の下層絶縁層２１，２４の部分にタングステンプラグから成る接続孔２２を形成する。こうして、下層絶縁層２１，２４で覆われた選択用トランジスタＴＲを得ることができる。

［工程−１１０］
その後、スパッタリング法にて、真空中での連続成膜にて、全面に、２層構造の第１の配線４１、積層構造体５０、キャップ層６１、接続部６２を形成する。尚、スパッタリングの際、半導体基板を傾けながら接続部６２を成膜することで、記録層の磁化容易軸に沿った応力の増加を図ることが好ましい。

［２層構造の第１の配線４１］
プロセスガス ：アルゴン＝１００ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．６Ｐａ
ＤＣパワー ：２００Ｗ
［磁化参照層５１］
下層
プロセスガス ：アルゴン＝５０ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．３Ｐａ
ＤＣパワー ：１００Ｗ
中層
プロセスガス ：アルゴン＝５０ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．３Ｐａ
ＤＣパワー ：５０Ｗ
上層
プロセスガス ：アルゴン＝５０ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．３Ｐａ
ＤＣパワー ：１００Ｗ
［非磁性体膜５２］
プロセスガス ：アルゴン＝１００ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：１．０Ｐａ
ＲＦパワー ：５００Ｗ
［記録層５３］
プロセスガス ：アルゴン＝５０ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．３Ｐａ
ＤＣパワー ：２００Ｗ
［キャップ層６１］
プロセスガス ：アルゴン＝１００ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．６Ｐａ
ＤＣパワー ：２００Ｗ
［接続部６２］
プロセスガス ：アルゴン＝３０ｓｃｃｍ
反応性ガス ：Ｎ₂＝７０ｓｃｃｍ
成膜雰囲気圧力：０．７Ｐａ
ＤＣパワー ：１０ｋＷ

［工程−１２０］
その後、得られた第１の配線４１、積層構造体５０、キャップ層６１、接続部６２の上にＳｉＯ₂から成るハードマスク層（図示せず）をバイアス高密度プラズマＣＶＤ（ＨＤＰ−ＣＶＤ）法にて形成し、ハードマスク層上にパターニングされたレジスト層を形成して、ドライエッチング法にてハードマスク層をエッチングし、レジスト層をアッシング処理にて除去する。その後、ハードマスク層をエッチング用マスクとして、接続部６２、キャップ層６１及び積層構造体５０を反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）に基づきエッチングして、図１の（Ｂ）に点線で模式的な平面図を示すような楕円形状の積層構造体５０を設ける。尚、場合によっては、積層構造体５０の内の記録層５３までエッチングを行い、この時点では、非磁性体膜（トンネル絶縁膜）５２及び磁化参照層５１のエッチングを行わなくともよい。また、接続部６２、キャップ層６１及び記録層５３をＲＩＥ法によってパターニングする代わりに、イオンミリング法（イオンビームエッチング法）に基づきパターニングすることもできる。その後、エッチング用マスクを形成して、第１の配線４１のパターニングを行う。非磁性体膜５２及び磁化参照層５１のエッチングを行わなかった場合には、この時点で、非磁性体膜５２及び磁化参照層５１のエッチングを行えばよい。

［工程−１３０］
次いで、全面に、プラズマＣＶＤ法にてＳｉＮ層から成る層間絶縁層２６を成膜した後、層間絶縁層２６及びハードマスク層を化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）にて平坦化し、接続部６２を露出させる。

［工程−１４０］
その後、全面に、プラズマＣＶＤ法にて形成されたシリコン酸化膜（Ｐ−ＳｉＯ）から成る上層絶縁層２８（図１の（Ｂ）参照）を形成し、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、この上層絶縁層２８に第２の配線４２を形成するための凹部（溝部）を形成し、更には、溝部の底部に、低ヤング率領域７１を形成するための孔部２７を層間絶縁層２６に設ける。

［工程−１５０］
次いで、例えば、メッキ法にて、上層絶縁層２８上、溝部の内部、層間絶縁層２６に設けられた孔部２７の内部に、銅層、銅から成る第２の配線４２、及び、第２の配線４２の延在部４３から成る低ヤング率領域７１を形成する。その後、ＣＭＰ法にて、上層絶縁層２８上の銅層を除去する。こうして、図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示した構造の不揮発性磁気メモリ装置を得ることができる。

実施例１の不揮発性磁気メモリ装置にあっては、接続部６２は、ストレス印加源の役割も兼ねている。そして、このような接続部６２を設けることによって、記録層５３の外形形状にも依存するが、記録層５３には、０．１×１０⁹Ｐａ乃至５×１０⁹Ｐａ程度の圧縮応力（記録層５３を押す力）が加わる。その結果、記録層５３は、磁化容易軸の方向及び磁化困難軸の方向に伸びようと変位するが、記録層５３の磁化容易軸の延在領域に低ヤング率領域７１が配置されているので、記録層５３の磁化容易軸に沿って記録層５３は伸びるように変位する状態となる。しかしながら、実際には、記録層５３は周囲を層間絶縁層２６によって囲まれているので、変位することはできず、記録層５３には引っ張り応力が加わることになる。それ故、前述した式（２）における右辺第３項の値を増加させることができるので、保持力Ｈ_cを増大させることができ、更には、異方性磁界Ｈ_kを増大させることができ、以上の結果として、式（１）における熱安定性指標Δを向上させることができる。それ故、記録層５３の熱安定性を向上させることができるし、保持力Ｈ_cを増大させることができるのでデータ保持特性の向上を図ることができ、信頼性の高い磁気抵抗効果素子を備えた不揮発性磁気メモリ装置を提供することができる。また、応力（σ）の大小、それ自体は、記録層５３を構成する材料には依存していない。従って、記録層５３を構成する材料を適切に選択することで、例えば、スピン注入磁化反転の臨界電流（書込み電流）Ｉ_cの低減を図ることが可能であり、不揮発性磁気メモリ装置の低消費電力化を達成することができる。

接続部６２の材質及び厚さと保磁力Ｈ_cとの関係を調べた。記録層５３を厚さ２ｎｍのＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層から構成した。尚、便宜上、試作品では、接続部６２をＴａ（ヤング率：１８６ＧＰａ）から構成した。厚さ１０ｎｍのＴａの記録層５３に及ぼす圧縮応力は約２ＧＰａであり、厚さ２０ｎｍのＴａの記録層５３に及ぼす圧縮応力は約３ＧＰａである。保磁力Ｈ_cを測定した結果、厚さ１０ｎｍの接続部６２の場合には保磁力Ｈ_cは４０（Ｏｅ）であり、厚さ２０ｎｍの接続部６２の場合には保磁力Ｈ_cは５０（Ｏｅ）であり、保磁力Ｈ_cが１０（Ｏｅ）増加した。また、Ｔａと比較してヤング率が約２．２倍（４１４ＧＰａ）のＲｕ（厚さ１０ｎｍ）から接続部６２を構成したところ、保磁力Ｈ_cは７０（Ｏｅ）となり、保磁力Ｈ_cは接続部６２を構成する材料の有するヤング率に概ね比例することが判った。

また、［工程−１４０］及び［工程−１５０］を実行する代わりに、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、低ヤング率領域７１を形成するための孔部２７を層間絶縁層２６に設けた後、この孔部２７を含む層間絶縁層２６上にスパッタリング法にてアルミニウム層あるいはアルミニウム合金層を形成し、次いで、アルミニウム層あるいはアルミニウム合金層をフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づきパターニングすることで、第２の配線４２及び低ヤング率領域７１を得てもよい。尚、アルミニウム層あるいはアルミニウム合金層の成膜前に、バリア層として機能するＴｉ層及びＴｉＮ層を、順次、全面に成膜しておいてもよい。

このようにして得られたアルミニウムから成る第２の配線４２及び低ヤング率領域７１を備えた実施例試作品における印加磁場とＴＭＲ効果の関係を測定した結果を、図３の（Ａ）に示す。併せて、比較のために、低ヤング率領域７１を備えていない比較例試作品における印加磁場とＴＭＲ効果の関係を測定した結果を、図３の（Ｂ）に示す。図３の（Ａ）及び（Ｂ）から、実施例試作品の方が比較例試作品と比べて、約１．５倍、保磁力Ｈ_cが増加していることが判る。尚、この結果を基に求めた熱安定性指標Δの値は、以下のとおりであり、高い熱安定性指標Δを達成することができた。
実施例試作品：Δ＝８２［保磁力Ｈ_c：約１５０（Ｏｅ）］
比較例試作品：Δ＝６３［保磁力Ｈ_c：約１００（Ｏｅ）］

実施例２は、実施例１の変形である。実施例２の不揮発性磁気メモリ装置の模式的な一部断面図を図４の（Ａ）示し、第２の配線等の模式的な配置図を図４の（Ｂ）に示す。尚、図４の（Ａ）は、図１の（Ａ）と異なり、不揮発性磁気メモリ装置の全ての断面を、不揮発性磁気メモリ装置の断面を磁化困難軸と平行な方向から眺めている。第２の配線（ビット線）２４２の延びる方向の射影像と、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極１２の延びる方向の射影像とは平行である。

実施例１にあっては、磁気抵抗効果素子３０を構成する低ヤング率領域７１を、第２の配線４２の延在部４３から構成した。一方、実施例２にあっては、磁気抵抗効果素子２３０を構成する低ヤング率領域２７１は、第２の配線２４２を取り囲む上層絶縁層２２８の延在部２２９から成る。この低ヤング率領域２７１は、図４の（Ｂ）において点線で示すが、第２の配線２４２と平行に延びる帯状の平面形状を有している。但し、実施例１と同様に、その平面形状を円形としてもよい。

ここで、実施例２にあっては、上層絶縁層２２８をプラズマＣＶＤ法にて形成されたシリコン酸化膜（Ｐ−ＳｉＯ）から構成した。この上層絶縁層２２８の有するヤング率Ｅ_Uは、５×１０¹⁰Ｐａ（５０ＧＰａ）である。

以上の点を除き、実施例２の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造は、実施例１の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

実施例２の不揮発性磁気メモリ装置は、以下の方法で作製することができる。

［工程−２００］
先ず、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１３０］と同様の工程を実行する。

［工程−２１０］
その後、低ヤング率領域２７１を形成するための溝部２２７を、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、層間絶縁層２６に設ける。次に、全面に上層絶縁層２２８を形成して溝部２２７を埋め込んだ後、第２の配線２４２を形成すべき部分の上層絶縁層２２８に、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、溝部（凹部）を形成する。

［工程−２２０］
次いで、例えば、メッキ法にて、上層絶縁層２２８上及び溝部の内部に、銅層、銅から成る第２の配線２４２を形成する。その後、ＣＭＰ法にて、上層絶縁層２２８上の銅層を除去する。こうして、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示した構造の不揮発性磁気メモリ装置を得ることができる。

実施例３も、実施例１の変形であるが、第２の構成に関する。実施例３にあっては、第１の配線を構成する材料のヤング率Ｅ₁は、層間絶縁層２６を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高い。具体的には、第１の配線を構成する材料は、ルテニウム（Ｒｕ，ヤング率Ｅ₁：４．１×１０¹¹Ｐａ）である。尚、第１の配線を構成する材料として、その他、例えば、タングステン（Ｗ，ヤング率Ｅ₁：３．５×１０¹¹Ｐａ）を用いてもよい。また、実施例３にあっては、接続部を構成する材料はＴｉＮ（ヤング率：１．１×１０¹¹Ｐａ）であり、ストレス印加源としての機能は有していない。

以上の点を除き、実施例３の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造は、実施例１の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例３にあっても、実施例２において説明した低ヤング率領域２７１の構成、構造を採用してもよい。

実施例３の不揮発性磁気メモリ装置にあっては、第１の配線はストレス印加源の役割も兼ねている。そして、このような構成の第１の配線を設けることによって、記録層５３の外形形状にも依存するが、記録層５３には、１０ＧＰａ以上の圧縮応力（記録層５３を押す力）が加わる。その結果、実施例１において説明したと同様の現象が生じる結果、記録層５３には引っ張り応力が加わることになる。それ故、実施例１において説明したと同様の効果を奏することができる。

実施例４は、実施例１及び実施例３の変形であるが、第３の構成に関する。実施例４にあっては、実施例１と同様に、積層構造体５０の上部と第２の配線４２との間には接続部６２が設けられており、接続部６２を構成する材料のヤング率Ｅ_Cは、層間絶縁層２６を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高く、また、実施例３と同様に、第１の配線を構成する材料のヤング率Ｅ₁は、層間絶縁層２６を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高い。

以上の点を除き、実施例４の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造は、実施例１及び実施例３の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例４にあっても、実施例２において説明した低ヤング率領域２７１の構成、構造を採用してもよい。

実施例５も、実施例１の変形であるが、記録層を構成する材料として、磁歪定数λの値が負の材料（具体的には、Ｎｅ₉₀Ｆｅ₁₀［ＮｅとＦｅの組成比が９０／１０の材料］）であり、λ＝−２．０×１０^-5）を使用した。また、低ヤング率領域５７１は、第２の配線等の模式的な配置図を図５の（Ａ）に示すように、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されている。尚、実線と一点鎖線で囲まれた低ヤング率領域の部分５７１Ａは、層間絶縁層２６にまで延びている。

また、高ヤング率領域５７２が記録層５３の磁化容易軸の延在領域に配置されていると見做せる。ここで、実施例５にあっては、高ヤング率領域５７２とは、より具体的には、記録層５３の磁化容易軸の延在領域に存在する層間絶縁層２６の部分が該当する。尚、図５の（Ａ）において、高ヤング率領域５７２を一点鎖線で示すが、高ヤング率領域５７２は層間絶縁層２６それ自体である。

以上の点を除き、実施例５の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造は、実施例１の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例５にあっても、実施例２において説明した低ヤング率領域２７１の構成、構造を採用してもよい（図５の（Ｂ）の第２の配線等の模式的な配置図を参照）。更には、実施例３、実施例４において説明した第１の配線や接続部の構成、構造を採用してもよい。

実施例６は、本発明の第２の態様及び第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置に関し、より具体的には、第１の構成に関する。尚、実施例６の不揮発性磁気メモリ装置の模式的な一部断面図は、図１に示したと基本的に同じである。

実施例６にあっても、積層構造体５０を構成する記録層５３は、磁化容易軸、及び、該磁化容易軸と直交する磁化困難軸を有している。実施例６にあっても、磁化容易軸は第２の配線６４２と平行である。そして、実施例６の不揮発性磁気メモリ装置において、第２の配線等の模式的な配置図を図６の（Ａ）に示すが、磁気抵抗効果素子は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高いヤング率Ｅ_Hを有する高ヤング率領域６７２を更に備えている。ここで、実施例６にあっては、記録層５３を構成する材料の磁歪定数λの値は正であり、高ヤング率領域６７２は、記録層５３の磁化困難軸の延在領域に配置されている。具体的には、実施例６にあっては、高ヤング率領域６７２は、第２の配線６４２の延在部６４３から成り、図６の（Ａ）において実線と点線で囲まれた領域で示すが、その平面形状は矩形である。尚、高ヤング率領域の部分６７２Ａは、層間絶縁層２６にまで延びている。第２の配線６４２及びその延在部６４３である高ヤング率領域６７２は、実施例６にあっては、ルテニウム（Ｒｕ，ヤング率Ｅ_H：４．１×１０¹¹Ｐａ）やタングステン（Ｗ，ヤング率Ｅ_H：３．５×１０¹¹Ｐａ）から成る。場合によっては、第２の配線６４２及びその延在部６４３である高ヤング率領域６７２を、ルテニウム（Ｒｕ）やタングステン（Ｗ）から成る下層と、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）から成る上層の２層構造としてもよい。

また、低ヤング率領域６７１が記録層５３の磁化容易軸の延在領域に配置されていると見做せる。ここで、実施例６にあっては、低ヤング率領域６７１とは、より具体的には、記録層５３の磁化容易軸の延在領域に存在する層間絶縁層２６の部分が該当する。尚、図６の（Ａ）において、低ヤング率領域６７１を一点鎖線で示すが、低ヤング率領域６７１は層間絶縁層それ自体である。

以上の点を除き、実施例６の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造は、実施例１の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

実施例６の不揮発性磁気メモリ装置にあっては、接続部６２はストレス印加源の役割も兼ねている。そして、このような接続部６２を設けることによって、記録層５３の外形形状にも依存するが、記録層５３には、１０ＧＰａ以上の圧縮応力（記録層５３を押す力）が加わる。その結果、記録層５３は、磁化容易軸の方向及び化困難軸の方向に伸びようと変位するが、記録層５３の磁化困難軸の延在領域に高ヤング率領域６７２が配置されているので、記録層５３の磁化容易軸に沿って記録層５３は伸びるように変位する状態となる。しかしながら、実際には、記録層５３は周囲を層間絶縁層２６によって囲まれているので、変位することはできず、記録層５３には引っ張り応力が加わることになる。それ故、前述した式（２）における右辺第３項の値を増加させることができるので、保持力Ｈ_cを増大させることができ、更には、異方性磁界Ｈ_kを増大させることができ、以上の結果として、式（１）における熱安定性指標Δを向上させることができる。それ故、記録層５３の熱安定性を向上させることができるし、保持力Ｈ_cを増大させることができるのでデータ保持特性の向上を図ることができ、信頼性の高い磁気抵抗効果素子を備えた不揮発性磁気メモリ装置を提供することができる。また、応力（σ）の大小、それ自体は、記録層５３を構成する材料には依存していない。従って、記録層５３を構成する材料を適切に選択することで、例えば、スピン注入磁化反転の臨界電流（書込み電流）Ｉ_cの低減を図ることが可能であり、不揮発性磁気メモリ装置の低消費電力化を達成することができる。

実施例７は、実施例６の変形である。実施例７の不揮発性磁気メモリ装置の第２の配線等の模式的な配置図を図６の（Ｂ）に示す。実施例６にあっては、磁気抵抗効果素子を構成する高ヤング率領域６７２を、第２の配線６４２の延在部６４３から構成した。一方、実施例７にあっては、磁気抵抗効果素子を構成する高ヤング率領域７７２は、第２の配線７４２を取り囲む上層絶縁層７２８の延在部７２９から成る。この高ヤング率領域７７２は、図６の（Ｂ）において点線で示すが、第２の配線７４２と平行に延びる帯状の平面形状を有している。但し、実施例６と同様に、その平面形状を円形としてもよい。

ここで、実施例７にあっては、上層絶縁層７２８をＳｉＮ（ヤング率Ｅ_U：約２．２×１０¹¹Ｐａ）から構成し、層間絶縁層２６をプラズマＣＶＤ法にて形成されたシリコン酸化膜（Ｐ−ＳｉＯ，ヤング率Ｅ₀：５×１０¹⁰Ｐａ）から構成した。

以上の点を除き、実施例７の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造は、実施例６の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。また、実施例７の不揮発性磁気メモリ装置は、実質的に、実施例２と同様の方法で作製することができるので、詳細な説明は省略する。

実施例８も、実施例６の変形であるが、第２の構成に関する。実施例８にあっては、第１の配線を構成する材料のヤング率Ｅ₁は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高い。具体的には、第１の配線を構成する材料は、実施例３において、説明したと同じ第１の配線から構成されている。

以上の点を除き、実施例８の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造は、実施例６の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例８にあっても、実施例７において説明した高ヤング率領域７７２の構成、構造を採用してもよい。

実施例８の不揮発性磁気メモリ装置にあっては、第１の配線はストレス印加源の役割も兼ねている。そして、このような構成の第１の配線を設けることによって、記録層５３の外形形状にも依存するが、記録層５３には、１０ＧＰａ以上の圧縮応力（記録層５３を押す力）が加わる。その結果、実施例１において説明したと同様の現象が生じる結果、記録層５３には引っ張り応力が加わることになる。それ故、実施例１において説明したと同様の効果を奏することができる。

実施例９は、実施例６及び実施例８の変形であるが、第３の構成に関する。実施例９にあっては、実施例６と同様に、積層構造体５０の上部と第２の配線との間には接続部６２が設けられており、接続部６２を構成する材料のヤング率Ｅ_Cは、層間絶縁層２６を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高く、また、実施例８と同様に、第１の配線を構成する材料のヤング率Ｅ₁は、層間絶縁層２６を構成する材料の有するヤング率Ｅ₀よりも高い。

以上の点を除き、実施例９の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造は、実施例６及び実施例８の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例９にあっても、実施例７において説明した高ヤング率領域７７２の構成、構造を採用してもよい。

実施例１０も、実施例６の変形であるが、記録層を構成する材料として、実施例５と同じ、磁歪定数λの値が負の材料を使用した。また、高ヤング率領域１０７２は、第２の配線等の模式的な配置図を図６の（Ｃ）に示すように、記録層５３の磁化容易軸の延在領域に配置されている。尚、点線で囲まれた高ヤング率領域１０７２の部分は、層間絶縁層２６にまで延びている。

また、低ヤング率領域１０７１が記録層５３の磁化困難軸の延在領域に配置されていると見做せる。ここで、実施例１０にあっては、低ヤング率領域１０７１とは、より具体的には、記録層５３の磁化困難軸の延在領域に存在する層間絶縁層の部分が該当する。尚、図６の（Ｃ）において、低ヤング率領域１０７１を一点鎖線で示すが、低ヤング率領域は層間絶縁層それ自体である。

以上の点を除き、実施例１０の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造は、実施例６の不揮発性磁気メモリ装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例１０にあっても、実施例７において説明した高ヤング率領域の構成、構造を採用してもよい。更には、実施例８、実施例９において説明した第１の配線や接続部の構成、構造を採用してもよい。

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した各種の積層構造、使用した材料等は例示であり、適宜、変更することができる。各実施例においては、記録層が積層構造体の最上層に位置する構造を有するスピン注入型磁気抵抗効果素子を説明したが、各層の積層順序を逆とし、記録層が最下層に位置する構造を有するスピン注入型磁気抵抗効果素子とすることもできる。また、積層構造体を構成する磁化参照層５１、非磁性体膜５２及び記録層５３を同じ形状、大きさとするのではなく、磁化参照層５１及び非磁性体膜５２を第１の配線４１上に延在させてもよい。

更には、実施例にて説明したスピン注入型磁気抵抗効果素子以外にも、例えば、図７に示すように、図１８に示した従来のＴＭＲ効果を用いたトンネル磁気抵抗効果素子と、例えば、実施例１において説明した低ヤング率領域７１を組み合わせた不揮発性磁気メモリ装置、あるいは、図示は省略するが、図１８に示した従来のＴＭＲ効果を用いたトンネル磁気抵抗効果素子と、実施例２〜実施例１０において説明した低ヤング率領域あるいは高ヤング率領域を組み合わせた不揮発性磁気メモリ装置とすることもできる。尚、図７においては、図１８に図示した書込みワード線ＷＷＬ、第２下層絶縁層２４、ランディングパッド部２３、接続孔２５の図示を省略している。また、実施例にあっては、積層構造体の下部と選択用トランジスタＴＲのソース／ドレイン領域１４Ｂとを、第１の配線４１及び接続孔２２を介して接続したが、場合によっては、第１の配線４１を省略してもよく、この場合には、接続孔２２が第１の配線に相当する。

トンネル磁気抵抗効果素子にあっては、従来の技術において説明したデータ書込み方式である書込みワード線ＷＷＬに一方向の電流を流し、書き込むべきデータに依存してビット線に正方向あるいは負方向の電流を流すといったダイレクト・モードだけでなく、米国特許公報６５４５９０６Ｂ１や米国特許公報６６３３４９８Ｂ１に記載されたトグル・モードを採用することができる。ここで、トグル・モードとは、書込みワード線ＷＷＬに一方向の電流を流し、書き込むべきデータに依存することなく、ビット線にも一方向の電流を流し、磁気抵抗効果素子に記録されたデータと書き込むべきデータとが異なる場合のみ、磁気抵抗効果素子にデータを書き込む方式である。また、データ読出しを、ビット線を用いずに、データ読出し線を用いることもできる。この場合には、ビット線を、記録層（第２の強磁性体層）の上方に、上層層間絶縁層を介して、記録層（第２の強磁性体層）とは電気的に絶縁された状態で形成する。そして、記録層（第２の強磁性体層）と電気的に接続されたデータ読出し線を別途設ければよい。

実施例１、実施例３、実施例４において、低ヤング率領域を、第２の配線を構成する材料とは別の材料から構成することもできる。尚、この場合には、実施例１の［工程−１４０］において低ヤング率領域を形成するための孔部を層間絶縁層に設けた後、係る孔部を適切な材料で埋め込めばよい。また、同様に、実施例６、実施例８、実施例９において、高ヤング率領域を、第２の配線を構成する材料とは別の材料から構成することもできる。第２の配線（ビット線）の延びる方向の射影像は、選択用トランジスタＴＲを構成するゲート電極１２の延びる方向の射影像と直交する形態とすることもできる。

実施例においては、記録層の平面形状を楕円形としたが、その代わりに、
記録層の平面形状は、菱形疑似形状から成り、
菱形疑似形状を構成する４つの辺の内の少なくとも２つの辺のそれぞれは、菱形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部が湾曲した滑らかな曲線から成り、
記録層の磁化容易軸は、菱形疑似形状の長軸と略平行であり、
記録層の磁化困難軸は、菱形疑似形状の短軸と略平行であり、
記録層の平面形状を構成する各辺は、相互に滑らかに結ばれている構成とすることができる。尚、記録層のこのような平面形状を、便宜上、『第１の平面形状』と呼ぶ。

ここで、「菱形疑似形状」とは、巨視的に記録層を眺めた場合、記録層の平面形状が以下の形状を有することを意味する。即ち、反時計周りに４つの辺を辺Ａ、辺Ｂ、辺Ｃ、辺Ｄで表したとき、４つの辺Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを線分で近似し、辺Ａに対向する線分の長さをＬ_a、辺Ｂに対向する線分の長さをＬ_b、辺Ｃに対向する線分の長さをＬ_c、辺Ｄに対向する線分の長さをＬ_dとしたとき、Ｌ_a＝Ｌ_b＝Ｌ_c＝Ｌ_dを満足し、あるいは又、Ｌ_a≒Ｌ_b≒Ｌ_c≒Ｌ_dを満足し、あるいは又、Ｌ_a＝Ｌ_b≠Ｌ_c＝Ｌ_dを満足し、あるいは又、Ｌ_a≒Ｌ_b≠Ｌ_c≒Ｌ_dを満足する形状であるが、微視的に記録層を眺めた場合、記録層の平面形状を構成する少なくとも２辺（最大、４辺）は曲線から構成されている図形であることを意味する。

一般に、実変数関数Ｆ（Ｘ）が区間ａ＜Ｘ＜ｂの各点で連続な微係数を持つ場合に、Ｆ（Ｘ）はその区間で「滑らか」又は「連続的微分可能」であるという。また、「略平行」であるとは、２本の線分あるいは直線が、交差していない、あるいは、交差角度が±２０度の範囲内にあることを意味する。また、「略直交」するとは、２本の線分あるいは直線が、直交している、あるいは、交差角度が９０度±２０度の範囲内にあることを意味する。更には、「略線対称」であるとは、記録層を対称軸に沿って折り曲げたとき、折り曲げられた２つの記録層の部分が完全に重なり合う場合だけでなく、記録層の製造プロセスにおけるバラツキに起因して折り曲げられた２つの記録層の部分が完全には重なり合わない場合も包含する。また、「中心点」とは、図形の重心点を意味する。以下の説明においても、「滑らか」、「略平行」、「略線対称」、「中心点」を、このような意味で用いる。

第１の平面形状において、菱形疑似形状の長軸の長さを２Ｌ_L、短軸の長さを２Ｌ_Sとしたとき、１．０＜Ｌ_L／Ｌ_S≦１０、好ましくは１．２≦Ｌ_L／Ｌ_S≦３．０を満足することが望ましい。また、菱形疑似形状の長軸と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_L、菱形疑似形状の短軸と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_Sとしたとき、０．１≦ｒ_L／Ｌ_S＜１．０、好ましくは０．２≦ｒ_L／Ｌ_S≦０．８を満足することが望ましく、また、０．１≦ｒ_S／Ｌ_L≦１０、好ましくは０．２≦ｒ_S／Ｌ_L≦５を満足することが望ましい。

第１の平面形状にあっては、中央部が湾曲した滑らかな曲線から構成された辺のそれぞれには、少なくとも２つの変曲点が存在する形態とすることが好ましい。

このような好ましい構成を含む第１の平面形状にあっては、菱形疑似形状の長軸によって菱形疑似形状を２つの領域に分割したとき、中央部が湾曲した滑らかな曲線から構成された２つの辺は、一方の領域に属する構成とすることが望ましい。あるいは又、このような好ましい構成を含む第１の平面形状にあっては、４つの辺のそれぞれは、菱形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部が湾曲した滑らかな曲線から成る構成とすることが望ましい。あるいは又、このような好ましい構成を含む第１の平面形状にあっては、記録層の平面形状は、菱形疑似形状の短軸に関して略線対称である構成とすることが望ましい。尚、このような構成には、菱形疑似形状を構成する４つの辺の内の２つの辺のそれぞれが、菱形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部が湾曲した滑らかな曲線から成る場合、及び、菱形疑似形状を構成する４つの辺の全てのそれぞれが、菱形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部が湾曲した滑らかな曲線から成る場合が包含される。更には、記録層の平面形状は、菱形疑似形状の長軸に関して略線対称である構成とすることが望ましい。

あるいは又、
記録層の平面形状は、４つの辺から構成されており、
４つの辺の内の少なくとも２つの辺は滑らかな曲線から構成されており、
長軸、及び、長軸の二等分点で長軸と直交する短軸を有し、長軸が記録層の磁化容易軸と略平行であり、短軸が記録層の磁化困難軸と略平行である仮想菱形に、記録層の平面形状は内接しており、
滑らかな曲線から構成された辺は、仮想菱形の対応する辺と少なくとも２点で接しており、
記録層の平面形状を構成する各辺は、相互に滑らかに結ばれている構成とすることができる。尚、記録層のこのような平面形状を、便宜上、『第２の平面形状』と呼ぶ。

ここで、「仮想菱形」にあっては、反時計周りに仮想菱形の４つの辺を辺Ａ（長さＬ_a）、辺Ｂ（長さＬ_b）、辺Ｃ（長さＬ_c）、辺Ｄ（長さＬ_d）で表したとき、Ｌ_a＝Ｌ_b＝Ｌ_c＝Ｌ_dを満足し、あるいは又、Ｌ_a≒Ｌ_b≒Ｌ_c≒Ｌ_dを満足し、あるいは又、Ｌ_a＝Ｌ_b≠Ｌ_c＝Ｌ_dを満足し、あるいは又、Ｌ_a≒Ｌ_b≠Ｌ_c≒Ｌ_dを満足している。

第２の平面形状においては、長軸の長さを２Ｌ_i-L、短軸の長さを２Ｌ_i-Sとしたとき、１．０＜Ｌ_i-L／Ｌ_i-S≦１０、好ましくは１．２≦Ｌ_i-L／Ｌ_i-S≦３．０を満足することが望ましい。また、仮想菱形の長軸と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_L、仮想菱形の短軸と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_Sとしたとき、０．１≦ｒ_L／Ｌ_i-S＜１．０、好ましくは０．２≦ｒ_L／Ｌ_i-S≦０．８を満足することが望ましく、また、０．１≦ｒ_S／Ｌ_i-L≦１０、好ましくは０．２≦ｒ_S／Ｌ_i-L≦５を満足することが望ましい。更には、滑らかな曲線から構成された辺の区間０＜Ｘ＜Ｘ₁（次に説明する）において、滑らかな曲線から構成された辺と、この辺に対応する仮想菱形の辺との間の最大距離をＤ_MAXとしたとき、０＜Ｄ_MAX≦Ｘ₁／２、好ましくはＸ₁／３０≦Ｄ_MAX≦Ｘ₁／３を満足することが望ましい。

第２の平面形状にあっては、記録層の平面形状を構成する滑らかな曲線から構成された各辺において、
（ａ）仮想菱形の辺に接する少なくとも２点の内、仮想菱形の短軸に最も近い所に位置する点をガウス座標の原点（０，０）、
（ｂ）仮想菱形の辺に接する少なくとも２点の内、仮想菱形の長軸に最も近い所に位置する点を（Ｘ₁，０）［但し、Ｘ₁＞０］、
（ｃ）仮想菱形の短軸との交点を（Ｘ_S，Ｙ_S）［但し、Ｘ_S＜０，Ｙ_S＜０］、
（ｄ）仮想菱形の長軸との交点を（Ｘ_L，Ｙ_L）［但し、Ｘ_L＞０，Ｙ_L＜０］、
としたときであって、
辺を実変数関数Ｆ（Ｘ）で表現し、仮想菱形における長軸と短軸の交点が第３象限若しくは第４象限に位置するとしたとき、
実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間Ｘ_S＜Ｘ＜Ｘ_Lの各点で連続な微係数を有し、
実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間０＜Ｘ＜Ｘ₁において、少なくとも２カ所の変曲点を有する形態とすることが好ましい。

このような好ましい構成を含む第２の平面形状にあっては、記録層の平面形状は、仮想菱形の短軸に関して略線対称である構成とすることが望ましい。尚、このような構成には、記録層の平面形状を構成する４つの辺の内の２つが滑らかな曲線から成る場合、及び、４つの辺の全てが滑らかな曲線から成る場合が包含される。あるいは又、記録層の平面形状において、４つの辺は滑らかな曲線から構成されており、記録層の平面形状は、仮想菱形の短軸に関して略線対称であり、且つ、仮想菱形の長軸に関しても略線対称である構成とすることが望ましい。

あるいは又、
記録層の平面形状は、第１形状、及び、第１形状から相対して突出した２つの突出部から構成されており、
２つの突出部は、突出部軸線上に位置しており、
突出部軸線は第１形状の中心点を通り、且つ、突出部軸線は、第１形状の中心点を通る第１形状軸線と直交しており、
第１形状は、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
突出部は、円形の一部、楕円形の一部、長円形の一部及び扁平な円形の一部から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
記録層の磁化容易軸は、第１形状軸線と略平行であり、
記録層の磁化困難軸は、突出部軸線と略平行であり、
第１形状軸線に沿った第１形状の長さを２Ｌ_L、突出部軸線に沿った２つの突出部の先端部間の距離を２Ｌ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足しており、
第１形状の外形線と突出部の外形線とが交わる部分は、滑らかな曲線から構成されている構成とすることができる。尚、記録層のこのような平面形状を、便宜上、『第３の平面形状』と呼ぶ。

第３の平面形状において、（第１形状，突出部）の組合せとして、（楕円形，円形の一部）、（楕円形，楕円形の一部）、（楕円形，長円形の一部）、（楕円形，扁平な円形の一部）、（長円形，円形の一部）、（長円形，楕円形の一部）、（長円形，長円形の一部）、（長円形，扁平な円形の一部）、（扁平な円形，円形の一部）、（扁平な円形，楕円形の一部）、（扁平な円形，長円形の一部）、（扁平な円形，扁平な円形の一部）を挙げることができる。

第３の平面形状においては、１．０＜Ｌ_L／Ｌ_S≦１０、好ましくは１．２≦Ｌ_L／Ｌ_S≦３．０を満足することが望ましい。また、第１形状軸線と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_L、突出部軸線と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_Sとしたとき、０．１≦ｒ_L／Ｌ_S＜１．０、好ましくは０．２≦ｒ_L／Ｌ_S≦０．８を満足することが望ましく、また、０．１≦ｒ_S／Ｌ_L≦１０、好ましくは０．２≦ｒ_S／Ｌ_L≦５を満足することが望ましい。

第３の平面形状にあっては、記録層の平面形状は、突出部軸線に関して略線対称である構成とすることができる。尚、このような構成には、２つの突出部が第１形状軸線に関して略線対称である場合、及び、線対称では無い場合が包含される。あるいは又、記録層の平面形状は、突出部軸線に関して略線対称であり、且つ、第１形状軸線に関して略線対称である構成とすることが望ましい。

あるいは又、
記録層の平面形状は、第１形状と、第１形状の中心点と中心点が一致した第２形状とが、第１形状から第２形状が２箇所において突出した重ね合わせ形状を有しており、
第１形状の中心点を通る第１形状軸線と第２形状の中心点を通る第２形状軸線とは直交しており、
第１形状は、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
第２形状は、円形、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
記録層の磁化容易軸は、第１形状軸線と略平行であり、
記録層の磁化困難軸は、第２形状軸線と略平行であり、
第１形状軸線に沿った第１形状の長さを２Ｌ_L、第２形状軸線に沿った第２形状の長さを２Ｌ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足しており、
第１形状の外形線と第２形状の外形線とが交わる部分は、滑らかな曲線から構成されている構成とすることができる。尚、記録層のこのような平面形状を、便宜上、『第４の平面形状』と呼ぶ。

第４の平面形状において、（第１形状，第２形状）の組合せとして、（楕円形，円形）、（楕円形，楕円形）、（楕円形，長円形）、（楕円形，扁平な円形）、（長円形，円形）、（長円形，楕円形）、（長円形，長円形）、（長円形，扁平な円形）、（扁平な円形，円形）、（扁平な円形，楕円形）、（扁平な円形，長円形）、（扁平な円形，扁平な円形）を挙げることができる。

第４の平面形状においては、１．０＜Ｌ_L／Ｌ_S≦１０、好ましくは１．２≦Ｌ_L／Ｌ_S≦３．０を満足することが望ましい。また、第１形状軸線と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_L、第２形状軸線と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_Sとしたとき、０．１≦ｒ_L／Ｌ_S＜１．０、好ましくは０．２≦ｒ_L／Ｌ_S≦０．８を満足することが望ましく、また、０．１≦ｒ_S／Ｌ_L≦１０、好ましくは０．２≦ｒ_S／Ｌ_L≦５を満足することが望ましい。

第４の平面形状にあっては、記録層の平面形状は、第２形状軸線に関して略線対称である構成とすることができる。尚、このような構成には、第２形状の２つの突出領域が第１形状軸線に関して略線対称である場合、及び、線対称では無い場合が包含される。あるいは又、記録層の平面形状は、第２形状軸線に関して略線対称であり、且つ、第１形状軸線に関して略線対称である構成とすることが望ましい。

あるいは又、
記録層の平面形状は、二等辺三角形疑似形状から成り、
二等辺三角形疑似形状の斜辺は、二等辺三角形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部が湾曲した滑らかな曲線から成り、
二等辺三角形疑似形状の仮想底辺の長さは、二等辺三角形疑似形状の仮想高さよりも長く、
記録層の磁化容易軸は、二等辺三角形疑似形状の底辺と略平行であり、
記録層の磁化困難軸は、二等辺三角形疑似形状の底辺と略直交しており、
記録層の平面形状を構成する各辺は、相互に滑らかに結ばれている構成とすることができる。尚、記録層のこのような平面形状を、便宜上、『第５の平面形状』と呼ぶ。

ここで、「二等辺三角形疑似形状」とは、巨視的に記録層を眺めた場合、記録層の平面形状が以下の形状を有することを意味する。即ち、２つの斜辺Ａ，Ｂを線分で近似し、斜辺Ａに対向する線分の長さをＬ_a、斜辺Ｂに対向する線分の長さをＬ_bとしたとき、Ｌ_a＝Ｌ_bを満足し、あるいは又、Ｌ_a≒Ｌ_bを満足する形状であるが、微視的に記録層を眺めた場合、記録層の平面形状を構成する２つの斜辺は曲線から構成されている図形であることを意味する。

第５の平面形状において、二等辺三角形疑似形状の仮想底辺の長さを２Ｌ_B、仮想高さをＨ、二等辺三角形疑似形状の斜辺と底辺とが滑らかに結ばれている部分における記録層の平面形状の平均曲率半径をｒ_L、二等辺三角形疑似形状の２つの斜辺の交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_Sとする。ここで、二等辺三角形疑似形状の２つの斜辺の交点とは、仮想底辺の垂直二等分線と、二等辺三角形疑似形状の２つの斜辺が１本に結ばれた曲線とが交わる点を指す。また、二等辺三角形疑似形状の仮想底辺とは、二等辺三角形疑似形状の底辺を直線で近似したとき（この直線を底辺近似直線と呼ぶ）、二等辺三角形疑似形状の２つの斜辺の交点側であって、この底辺近似直線から距離ｒ_Lだけ離れた点を通る底辺近似直線と平行な仮想線を指す。更には、仮想底辺の長さ２Ｌ_Bとは、二等辺三角形疑似形状の斜辺と底辺とが滑らかに結ばれている部分における記録層の平面形状とこの仮想底辺との交点の間の距離と定義する。また、仮想高さＨとは、二等辺三角形疑似形状の２つの斜辺の交点から仮想底辺までの距離と定義する。そして、この場合、１．０＜Ｌ_B／Ｈ≦１０、好ましくは１．２≦Ｌ_B／Ｈ≦３．０を満足することが望ましい。また、０．１≦ｒ_L／Ｈ≦１．０、好ましくは０．２≦ｒ_L／Ｈ≦０．８を満足することが望ましく、また、０．１≦ｒ_S／Ｌ_B≦１０、好ましくは０．２≦ｒ_S／Ｌ_B≦５を満足することが望ましい。

第５の平面形状にあっては、二等辺三角形疑似形状の斜辺には、少なくとも２つの変曲点が存在する形態とすることが好ましい。あるいは又、記録層の平面形状は、二等辺三角形疑似形状の仮想底辺の垂直二等分線に関して略線対称である構成とすることが望ましい。

あるいは又、
記録層の平面形状は、３つの辺から構成されており、
３つの辺の内の少なくとも２つの辺は滑らかな曲線から構成されており、
仮想底辺の長さが２Ｌ_i-Bであり、仮想高さがＨ_i［但し、Ｈ_i＜Ｌ_i-B］であり、底辺が記録層の磁化容易軸と略平行であり、底辺に対する垂線が記録層の磁化困難軸と略平行である仮想二等辺三角形に、記録層の平面形状は内接しており、
滑らかな曲線から構成された辺は、仮想二等辺三角形の対応する斜辺と少なくとも２点で接しており、
記録層の平面形状を構成する各辺は、相互に滑らかに結ばれている構成とすることができる。尚、記録層のこのような平面形状を、便宜上、『第６の平面形状』と呼ぶ。

第６の平面形状において、仮想二等辺三角形の底辺に対応する記録層の平面形状を構成する辺と仮想二等辺三角形の斜辺に対応する記録層の平面形状を構成する辺とが滑らかに結ばれる部分における記録層の平面形状の平均曲率半径をｒ_Lとしたとき、仮想二等辺三角形の仮想底辺とは、仮想二等辺三角形の底辺から、仮想二等辺三角形の２つの斜辺の交点側であって、仮想二等辺三角形の底辺から距離ｒ_Lだけ離れた点を通る仮想二等辺三角形の底辺と平行な仮想線を指す。また、仮想底辺の長さ２Ｌ_i-Bとは、この仮想底辺と仮想二等辺三角形の２つの斜辺の交点の間の距離と定義する。また、仮想高さＨ_iとは、仮想二等辺三角形の２つの斜辺の交点から仮想底辺までの距離と定義する。そして、第６の平面形状においては、１．０＜Ｌ_i-B／Ｈ_i≦１０、好ましくは１．２≦Ｌ_i-B／Ｈ_i≦３．０を満足することが望ましい。また、仮想二等辺三角形の２つの斜辺の交点における角の二等分線と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_Sとしたとき、０．１≦ｒ_L／Ｈ_i≦１．０、好ましくは０．２≦ｒ_L／Ｈ_i≦０．８を満足することが望ましく、また、０．１≦ｒ_S／Ｌ_i-B≦１０、好ましくは０．２≦ｒ_S／Ｌ_i-B≦５を満足することが望ましい。更には、滑らかな曲線から構成された辺の区間０＜Ｘ＜Ｘ₁（次に説明する）において、滑らかな曲線から構成された辺と、この辺に対応する仮想二等辺三角形の斜辺との間の最大距離をＤ_MAXとしたとき、０＜Ｄ_MAX≦Ｘ₁／２、好ましくはＸ₁／３０≦Ｄ_MAX≦Ｘ₁／３を満足することが望ましい。

第６の平面形状にあっては、記録層の平面形状を構成する滑らかな曲線から構成された各辺において、
（ａ）仮想二等辺三角形の斜辺に接する少なくとも２点の内、２つの斜辺の交点に最も近い所に位置する点をガウス座標の原点（０，０）、
（ｂ）仮想二等辺三角形の斜辺に接する少なくとも２点の内、斜辺と底辺との交点に最も近い所に位置する点を（Ｘ₁，０）［但し、Ｘ₁＞０］、
（ｃ）仮想二等辺三角形の底辺の垂直二等分線との交点を（Ｘ_S，Ｙ_S）［但し、Ｘ_S＜０，Ｙ_S＜０］、
（ｄ）仮想二等辺三角形の仮想底辺との交点を（Ｘ_L，Ｙ_L）［但し、Ｘ_L＞０，Ｙ_L＜０］、
としたときであって、
辺を実変数関数Ｆ（Ｘ）で表現し、仮想二等辺三角形の底辺の垂直二等分線と底辺との交点が第３象限若しくは第４象限に位置するとしたとき、
実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間Ｘ_S＜Ｘ＜Ｘ_Lの各点で連続な微係数を有し、
実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間０＜Ｘ＜Ｘ₁において、少なくとも２カ所の変曲点を有する形態とすることが好ましい。

このような好ましい構成を含む第６の平面形状にあっては、記録層の平面形状は、仮想二等辺三角形の底辺の垂直二等分線に関して略線対称である構成とすることが望ましい。

あるいは又、
記録層の平面形状は、第１形状、及び、第１形状から突出した１つの突出部から構成されており、
突出部は、突出部軸線上に位置しており、
突出部軸線は第１形状の中心点を通り、且つ、突出部軸線は、第１形状の中心点を通る第１形状軸線と直交しており、
第１形状は、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
突出部は、円形の一部、楕円形の一部、長円形の一部及び扁平な円形の一部から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
記録層の磁化容易軸は、第１形状軸線と略平行であり、
記録層の磁化困難軸は、突出部軸線と略平行であり、
第１形状軸線に沿った第１形状の長さを２Ｌ_L、突出部軸線に沿った突出部の先端部から第１形状の中心点までの距離をＬ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足しており、
第１形状の外形線と突出部の外形線とが交わる部分は、滑らかな曲線から構成されている構成とすることができる。尚、記録層のこのような平面形状を、便宜上、『第７の平面形状』と呼ぶ。

第７の平面形状において、（第１形状，突出部）の組合せとして、（楕円形，円形の一部）、（楕円形，楕円形の一部）、（楕円形，長円形の一部）、（楕円形，扁平な円形の一部）、（長円形，円形の一部）、（長円形，楕円形の一部）、（長円形，長円形の一部）、（長円形，扁平な円形の一部）、（扁平な円形，円形の一部）、（扁平な円形，楕円形の一部）、（扁平な円形，長円形の一部）、（扁平な円形，扁平な円形の一部）を挙げることができる。

第７の平面形状においては、１．０＜Ｌ_L／Ｌ_S≦１０、好ましくは１．２≦Ｌ_L／Ｌ_S≦３．０を満足することが望ましい。また、第１形状軸線と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_L、突出部軸線と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_Sとしたとき、０．１≦ｒ_L／Ｌ_S≦１．０、好ましくは０．２≦ｒ_L／Ｌ_S≦０．８を満足することが望ましく、また、０．１≦ｒ_S／Ｌ_L≦１０、好ましくは０．２≦ｒ_S／Ｌ_L≦５を満足することが望ましい。

第７の平面形状にあっては、記録層の平面形状は、突出部軸線に関して略線対称である構成とすることが望ましい。

あるいは又、
記録層の平面形状は、第１形状と第２形状とが、第１形状から第２形状が１箇所において突出した重ね合わせ形状を有しており、
第２形状は、第２形状軸線上に位置しており、
第２形状軸線は第１形状の中心点を通り、且つ、第２形状軸線は、第１形状の中心点を通る第１形状軸線と直交しており、
第１形状は、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
第２形状は、円形、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
記録層の磁化容易軸は、第１形状軸線と略平行であり、
記録層の磁化困難軸は、第２形状軸線と略平行であり、
第１形状軸線に沿った第１形状の長さを２Ｌ_L、第２形状軸線に沿った第２形状の先端部から第１形状の中心点までの距離をＬ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足しており、
第１形状の外形線と第２形状の外形線とが交わる部分は、滑らかな曲線から構成されている構成とすることができる。尚、記録層のこのような平面形状を、便宜上、『第８の平面形状』と呼ぶ。

第８の平面形状において、（第１形状，第２形状）の組合せとして、（楕円形，円形）、（楕円形，楕円形）、（楕円形，長円形）、（楕円形，扁平な円形）、（長円形，円形）、（長円形，楕円形）、（長円形，長円形）、（長円形，扁平な円形）、（扁平な円形，円形）、（扁平な円形，楕円形）、（扁平な円形，長円形）、（扁平な円形，扁平な円形）を挙げることができる。

第８の平面形状においては、１．０＜Ｌ_L／Ｌ_S≦１０、好ましくは１．２≦Ｌ_L／Ｌ_S≦３．０を満足することが望ましい。また、第１形状軸線と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_L、第２形状軸線と記録層の平面形状との交点における記録層の平面形状の曲率半径をｒ_Sとしたとき、０．１≦ｒ_L／Ｌ_S≦１．０、好ましくは０．２≦ｒ_L／Ｌ_S≦０．８を満足することが望ましく、また、０．１≦ｒ_S／Ｌ_L≦１０、好ましくは０．２≦ｒ_S／Ｌ_L≦５を満足することが望ましい。

第８の平面形状にあっては、記録層の平面形状は、第２形状軸線に関して略線対称である構成とすることが望ましい。

第１の平面形状にあっては、図８に記録層５３の模式的な平面図を示すように、記録層５３の平面形状（実線で示す）は、４辺ＳＲ_m（但し、「ｍ」は、１，２，３，４のいずれか）を有する菱形疑似形状から成る。尚、各辺ＳＲ_mは、記録層５３の平面形状と菱形疑似形状の長軸ＬＸ（長さ２Ｌ_L）との交点ＢＣ，ＡＤ、及び、記録層５３の平面形状と菱形疑似形状の短軸ＳＸ（長さ２Ｌ_S）との交点ＡＢ，ＣＤとによって挟まれた記録層５３の平面形状の部分を指す。そして、菱形疑似形状を構成する４つの辺の内の少なくとも２つの辺（図８に示す例においては、４辺ＳＲ_m全て）のそれぞれは、菱形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部ＣＴが湾曲した滑らかな曲線から成る。記録層５３の磁化容易軸（ＥＡ）は、菱形疑似形状の長軸ＬＸ（一点鎖線で表す）と略平行であり、記録層５３の磁化困難軸（ＨＡ）は、菱形疑似形状の短軸ＳＸ（一点鎖線で表す）と略平行である。更には、記録層５３の平面形状を構成する各辺ＳＲ_mは、相互に滑らかに結ばれている。

尚、中央部ＣＴが湾曲した滑らかな曲線から構成された辺ＳＲ_mのそれぞれには、少なくとも２つの変曲点が存在する。即ち、辺ＳＲ₁には２つの変曲点（Ａ₃，Ａ₄）が存在する。また、辺ＳＲ₂には２つの変曲点（Ｂ₃，Ｂ₄）が存在する。更には、辺ＳＲ₃には２つの変曲点（Ｃ₃，Ｃ₄）が存在する。また、辺ＳＲ₄には２つの変曲点（Ｄ₃，Ｄ₄）が存在する。尚、図面においては、変曲点を黒丸で示している。

ここで、図８に示すように、記録層５３の平面形状は、菱形疑似形状の短軸ＳＸに関して略線対称であり、更には、菱形疑似形状の長軸ＬＸに関しても略線対称である。

あるいは又、第２の平面形状にあっては、図９に記録層５３の模式的な平面図を示すように、記録層５３の平面形状（実線で示す）は、４つの辺ＳＲ_mから構成されており、しかも、４つの辺の内の少なくとも２つの辺（図９に示す例においては、４辺ＳＲ_m全て）は滑らかな曲線から構成されている。また、記録層５３の平面形状は、仮想菱形（二点鎖線で示す）に内接する。尚、図９においては、内接する点を「×」印で示す。ここで、仮想菱形は、長さ（点ＡＤから点ＢＣまでの距離）２Ｌ_i-Lの長軸ＬＸ、及び、長軸ＬＸの二等分点Ｏで長軸ＬＸと直交する長さ（点ＡＢから点ＣＤまでの距離）２Ｌ_i-S［但し、Ｌ_i-S＜Ｌ_i-L］の短軸ＳＸを有し、長軸ＬＸが記録層５３の磁化容易軸（ＥＡ）と略平行であり、短軸ＳＸが記録層５３の磁化困難軸（ＨＡ）と略平行である。更には、滑らかな曲線から構成された辺ＳＲ_mは、仮想菱形の対応する辺ＴＬ_mと少なくとも２点（図９に示す例においては２点）で接する。尚、図９においては、接する点を「×」印で示している。しかも、記録層５３の平面形状を構成する各辺ＳＲ_mは、相互に滑らかに結ばれている。

記録層５３の平面形状を構成する滑らかな曲線から構成された辺ＳＲ₁において、
（ａ）仮想菱形の辺ＴＬ₁に接する２点の内、仮想菱形の短軸ＳＸに最も近い所に位置する点をガウス座標の原点Ａ₀（０，０）、
（ｂ）仮想菱形の辺ＴＬ₁に接する２点の内、仮想菱形の長軸ＬＸに最も近い所に位置する点をＡ₁（Ｘ₁，０）［但し、Ｘ₁＞０］、
（ｃ）仮想菱形の短軸ＳＸとの交点をＡＢ₂（Ｘ_S，Ｙ_S）［但し、Ｘ_S＜０，Ｙ_S＜０］、
（ｄ）仮想菱形の長軸ＬＸとの交点をＡＤ₅（Ｘ_L，Ｙ_L）［但し、Ｘ_L＞０，Ｙ_L＜０］、
とする。

更には、辺ＳＲ₁を実変数関数Ｆ（Ｘ）で表現し、仮想菱形における長軸ＬＸと短軸ＳＸの交点Ｏが第３象限若しくは第４象限（図示した例では第４象限）に位置するとする。

以上の場合において、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間Ｘ_S＜Ｘ＜Ｘ_Lの各点で連続な微係数を有し、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間０＜Ｘ＜Ｘ₁において、２カ所の変曲点（Ａ₃，Ａ₄）を有する。

より具体的には、区間Ｘ_S＜Ｘ≦Ｘ_A3（Ｘ_A3：変曲点Ａ₃のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Sの円で表される。また、区間Ｘ_A3≦Ｘ≦Ｘ_A4（Ｘ_A4：変曲点Ａ₄のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_SRの円で表される。更には、区間Ｘ_A4＜Ｘ≦Ｘ_Lにおいては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Lの円で表される。

また、記録層５３の平面形状を構成する滑らかな曲線から構成された辺ＳＲ₂において、
（ａ）仮想菱形の辺ＴＬ₂に接する２点の内、仮想菱形の短軸ＳＸに最も近い所に位置する点をガウス座標の原点Ｂ₀（０，０）、
（ｂ）仮想菱形の辺ＴＬ₂に接する２点の内、仮想菱形の長軸ＬＸに最も近い所に位置する点をＢ₁（Ｘ₁，０）［但し、Ｘ₁＞０］、
（ｃ）仮想菱形の短軸ＳＸとの交点をＡＢ₂（Ｘ_S，Ｙ_S）［但し、Ｘ_S＜０，Ｙ_S＜０］、
（ｄ）仮想菱形の長軸ＬＸとの交点をＢＣ₅（Ｘ_L，Ｙ_L）［但し、Ｘ_L＞０，Ｙ_L＜０］、
とする。

更には、辺ＳＲ₂を実変数関数Ｆ（Ｘ）で表現し、仮想菱形における長軸ＬＸと短軸ＳＸの交点Ｏが第３象限若しくは第４象限（図示した例では第４象限）に位置するとする。

以上の場合において、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間Ｘ_S＜Ｘ＜Ｘ_Lの各点で連続な微係数を有し、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間０＜Ｘ＜Ｘ₁において、２カ所の変曲点（Ｂ₃，Ｂ₄）を有する。

より具体的には、区間Ｘ_S＜Ｘ≦Ｘ_B3（Ｘ_B3：変曲点Ｂ₃のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Sの円で表される。また、区間Ｘ_B3≦Ｘ≦Ｘ_B4（Ｘ_B4：変曲点Ｂ₄のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_SRの円で表される。更には、区間Ｘ_B4＜Ｘ≦Ｘ_Lにおいては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Lの円で表される。

また、記録層５３の平面形状を構成する滑らかな曲線から構成された辺ＳＲ₃において、
（ａ）仮想菱形の辺ＴＬ₃に接する２点の内、仮想菱形の短軸ＳＸに最も近い所に位置する点をガウス座標の原点Ｃ₀（０，０）、
（ｂ）仮想菱形の辺ＴＬ₃に接する２点の内、仮想菱形の長軸ＬＸに最も近い所に位置する点をＣ₁（Ｘ₁，０）［但し、Ｘ₁＞０］、
（ｃ）仮想菱形の短軸ＳＸとの交点をＣＤ₂（Ｘ_S，Ｙ_S）［但し、Ｘ_S＜０，Ｙ_S＜０］、
（ｄ）仮想菱形の長軸ＬＸとの交点をＢＣ₅（Ｘ_L，Ｙ_L）［但し、Ｘ_L＞０，Ｙ_L＜０］、
とする。

更には、辺ＳＲ₃を実変数関数Ｆ（Ｘ）で表現し、仮想菱形における長軸ＬＸと短軸ＳＸの交点Ｏが第３象限若しくは第４象限（図示した例では第４象限）に位置するとする。

以上の場合において、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間Ｘ_S＜Ｘ＜Ｘ_Lの各点で連続な微係数を有し、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間０＜Ｘ＜Ｘ₁において、２カ所の変曲点（Ｃ₃，Ｃ₄）を有する。

より具体的には、区間Ｘ_S＜Ｘ≦Ｘ_C3（Ｘ_C3：変曲点Ｃ₃のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Sの円で表される。また、区間Ｘ_C3≦Ｘ≦Ｘ_C4（Ｘ_C4：変曲点Ｃ₄のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_SRの円で表される。更には、区間Ｘ_C4＜Ｘ≦Ｘ_Lにおいては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Lの円で表される。

また、記録層５３の平面形状を構成する滑らかな曲線から構成された辺ＳＲ₄において、
（ａ）仮想菱形の辺ＴＬ₄に接する２点の内、仮想菱形の短軸ＳＸに最も近い所に位置する点をガウス座標の原点Ｄ₀（０，０）、
（ｂ）仮想菱形の辺ＴＬ₄に接する２点の内、仮想菱形の長軸ＬＸに最も近い所に位置する点をＤ₁（Ｘ₁，０）［但し、Ｘ₁＞０］、
（ｃ）仮想菱形の短軸ＳＸとの交点をＣＤ₂（Ｘ_S，Ｙ_S）［但し、Ｘ_S＜０，Ｙ_S＜０］、
（ｄ）仮想菱形の長軸ＬＸとの交点をＡＤ₅（Ｘ_L，Ｙ_L）［但し、Ｘ_L＞０，Ｙ_L＜０］、
とする。

更には、辺ＳＲ₄を実変数関数Ｆ（Ｘ）で表現し、仮想菱形における長軸ＬＸと短軸ＳＸの交点Ｏが第３象限若しくは第４象限（図示した例では第４象限）に位置するとする。

以上の場合において、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間Ｘ_S＜Ｘ＜Ｘ_Lの各点で連続な微係数を有し、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間０＜Ｘ＜Ｘ₁において、２カ所の変曲点（Ｄ₃，Ｄ₄）を有する。

より具体的には、区間Ｘ_S＜Ｘ≦Ｘ_D3（Ｘ_D3：変曲点Ｄ₃のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Sの円で表される。また、区間Ｘ_D3≦Ｘ≦Ｘ_D4（Ｘ_D4：変曲点Ｄ₄のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_SRの円で表される。更には、区間Ｘ_D4＜Ｘ≦Ｘ_Lにおいては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Lの円で表される。

尚、区間Ｘ_S＜Ｘ＜０においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の一次の微係数は正の値であり、Ｘ＝０においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の一次の微係数は０であり、区間０＜Ｘ＜Ｘ₁においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の一次の微係数は負の値から、０となり、更に、正の値となる。また、Ｘ＝Ｘ₁においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の一次の微係数は０であり、区間Ｘ₁＜Ｘ＜Ｘ_Lにおいては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の一次の微係数は負の値となる。

更には、区間Ｘ_S＜Ｘ＜Ｘ_A3（あるいは、Ｘ_B3，Ｘ_C3，Ｘ_D3）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の二次の微係数は負の値であり、Ｘ＝Ｘ_A3（あるいは、Ｘ_B3，Ｘ_C3，Ｘ_D3）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の二次の微係数は０であり、区間Ｘ_A3（あるいは、Ｘ_B3，Ｘ_C3，Ｘ_D3）＜Ｘ＜Ｘ_A4（あるいは、Ｘ_B4，Ｘ_C4，Ｘ_D4）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の二次の微係数は正であり、Ｘ＝Ｘ_A4（あるいは、Ｘ_B4，Ｘ_C4，Ｘ_D4）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の二次の微係数は０であり、区間Ｘ＜Ｘ_A4（あるいは、Ｘ_B4，Ｘ_C4，Ｘ_D4）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の二次の微係数は負の値となる。

また、仮想菱形の長軸ＬＸをｘ軸、短軸ＳＸをｙ軸とするガウス座標を想定したとき、辺ＳＲ₁と辺ＳＲ₂とを纏めて実変数関数ｆ（ｘ）で表し、辺ＳＲ₃と辺ＳＲ₄とを纏めて実変数関数ｆ（ｘ）で表したとすれば、実変数関数ｆ（ｘ）は区間ａ＜ｘ＜ｂ（但し、ａは実変数関数ｆ（ｘ）におけるｘの値が取り得る最小値であり、ｂは実変数関数ｆ（ｘ）におけるｘの値が取り得る最大値）の各点で連続な微係数を持つ。そして、ｘ＝０における実変数関数ｆ（ｘ）の一次の微係数は０であり、ｙ＝０における実変数関数ｆ（ｘ）の一次の微係数は∞である。

図９に示した記録層５３にあっても、平面形状は、仮想菱形の短軸ＳＸに関して略線対称であり、且つ、仮想菱形の長軸ＬＸに関しても略線対称である。

あるいは又、第３の平面形状にあっては、図１０に記録層５３の模式的な平面図を示すように、記録層５３の平面形状は、第１形状５３Ａ（図１０には実線で示す）、及び、第１形状５３Ａから相対して突出した２つの突出部５３Ｂ，５３Ｃ（図１０には実線で示す）から構成されている。そして、２つの突出部５３Ｂ，５３Ｃは、突出部軸線（図１０には一点鎖線で示す）上に位置する。ここで、突出部軸線は第１形状５３Ａの中心点Ｏを通り、且つ、突出部軸線は、第１形状５３Ａの中心点Ｏを通る第１形状軸線（図１０には一点鎖線で示す）と直交している。また、記録層５３の磁化容易軸（ＥＡ）は第１形状軸線と略平行であり、磁化困難軸（ＨＡ）は突出部軸線と略平行である。更には、第１形状軸線に沿った第１形状５３Ａの長さを２Ｌ_L、突出部軸線に沿った２つの突出部５３Ｂ，５３Ｃの先端部間の距離を２Ｌ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足する。また、第１形状５３Ａの外形線と突出部５３Ｂ，５３Ｃの外形線とが交わる部分は、第１形状５３Ａの中心点Ｏの方向に向かって湾曲した滑らかな曲線（図１０には点線で示す）から構成されている。

第１形状５３Ａは長円形である。即ち、２つの半円（半径：ｒ_L）と２本の線分の組合せから成る図形である。また、突出部５３Ｂ，５３Ｃは、円形（半径：ｒ_S）の一部から成る図形である。

尚、記録層５３の平面形状は、突出部軸線に関して略線対称であり、且つ、第１形状軸線に関して略線対称である。

あるいは又、第４の平面形状にあっては、図１１に記録層５３の模式的な平面図を示すように、記録層５３の平面形状は、第１形状５３Ｄと、第１形状５３Ｄの中心点Ｏと中心点Ｏが一致した第２形状５３Ｅとが、第１形状５３Ｄから第２形状５３Ｅが２箇所において突出した重ね合わせ形状を有する。そして、第１形状５３Ｄの中心点Ｏを通る第１形状軸線と第２形状５３Ｅの中心点Ｏを通る第２形状軸線とは直交している。更には、記録層５３の磁化容易軸（ＥＡ）は第１形状軸線と略平行であり、磁化困難軸（ＨＡ）は第２形状軸線と略平行である。また、第１形状軸線に沿った第１形状５３Ｄの長さを２Ｌ_L、第２形状軸線に沿った第２形状５３Ｅの長さを２Ｌ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足する。更には、第１形状５３Ｄの外形線と第２形状５３Ｅの外形線とが交わる部分は、第１形状５３Ｄの中心点Ｏの方向に向かって湾曲した滑らかな曲線（図１１には点線で示す）から構成されている。

第１形状５３Ｄは長円形である。即ち、２つの半円（半径：ｒ_L）と２本の線分の組合せから成る図形である。また、第２形状５３Ｅも長円形である。即ち、２つの半円（半径：ｒ_S）と２本の線分の組合せから成る図形である。

尚、記録層５３の平面形状は、第２形状軸線に関して略線対称であり、且つ、第１形状軸線に関して略線対称である。

尚、以上の説明において、４つの辺ＳＲ_mのそれぞれが、菱形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部が湾曲した滑らかな曲線から成る構成としたが、その代わりに、２つの辺ＳＲ₁，ＳＲ₂のそれぞれが、菱形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部が湾曲した滑らかな曲線から成る構成とすることもできる。このような記録層の平面形状を図１２に示す。この例においては、菱形疑似形状の長軸ＬＸによって菱形疑似形状を２つの領域に分割したとき、中央部が湾曲した滑らかな曲線から構成された２つの辺ＳＲ₁，ＳＲ₂は、一方の領域に属する。また、記録層５３の平面形状は、菱形疑似形状の短軸ＳＸに関して略線対称である。

また、４つの辺ＳＲ_mのそれぞれが、菱形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部が湾曲した滑らかな曲線から成り、しかも、記録層５３の平面形状は、菱形疑似形状の短軸ＳＸに関して略線対称であり、且つ、菱形疑似形状の長軸ＬＸに関しても略線対称である構成としたが、その代わりに、菱形疑似形状の短軸ＳＸに関してのみ略線対称である構成とすることもできる。このような記録層の平面形状を図１３に示す。

あるいは又、第５の平面形状にあっては、図１４に記録層５３の模式的な平面図を示すように、記録層５３の平面形状（実線で示す）は、３辺ＳＲ_n（但し、「ｎ」は、１，２，３のいずれか）を有する二等辺三角形疑似形状から成る。そして、二等辺三角形疑似形状の斜辺ＳＲ₁，ＳＲ₂のそれぞれは、二等辺三角形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部ＣＴが湾曲した滑らかな曲線から成る。記録層５３の磁化容易軸（ＥＡ）は、二等辺三角形疑似形状の底辺ＳＲ₃と略平行であり、記録層５３の磁化困難軸（ＨＡ）は、二等辺三角形疑似形状の底辺ＳＲ₃と略直交している。更には、記録層５３の平面形状を構成する各辺ＳＲ_nは、相互に滑らかに結ばれている。

尚、二等辺三角形疑似形状の斜辺のそれぞれには、少なくとも２つの変曲点が存在する。即ち、斜辺ＳＲ₁には２つの変曲点（Ａ₃，Ａ₄）が存在する。また、斜辺ＳＲ₂には２つの変曲点（Ｂ₃，Ｂ₄）が存在する。

ここで、図１４に示すように、記録層５３の平面形状は、二等辺三角形疑似形状の底辺の垂直二等分線に関して略線対称である。

図１４に示した二等辺三角形疑似形状の仮想底辺ＩＢの長さを２Ｌ_B、仮想高さをＨ、二等辺三角形疑似形状の斜辺ＳＲ₁，ＳＲ₂と底辺ＳＲ₃とが滑らかに結ばれている部分における記録層５３の平面形状の平均曲率半径をｒ_L、二等辺三角形疑似形状の２つの斜辺ＳＲ₁，ＳＲ₂の交点ＡＢにおける記録層５３の平面形状の曲率半径をｒ_Sとする。ここで、二等辺三角形疑似形状の２つの斜辺ＳＲ₁，ＳＲ₂の交点とは、仮想底辺ＩＢの垂直二等分線ＩＨと、二等辺三角形疑似形状の２つの斜辺ＳＲ₁，ＳＲ₂が１本に結ばれた曲線とが交わる点ＡＢを指す。また、二等辺三角形疑似形状の仮想底辺ＩＢとは、二等辺三角形疑似形状の底辺ＳＲ₃を直線（底辺近似直線）で近似し、二等辺三角形疑似形状の２つの斜辺ＳＲ₁，ＳＲ₂の交点側であって、底辺近似直線から距離ｒ_Lだけ離れた点を通る底辺近似直線と平行な仮想線を指す。更には、仮想底辺の長さ２Ｌ_Bとは、二等辺三角形疑似形状の斜辺ＳＲ₁，ＳＲ₂と底辺ＳＲ₃とが滑らかに結ばれている部分における記録層５３の平面形状とこの仮想底辺ＩＢとの交点の間の距離（点ＢＣと点ＡＣとの間の距離）と定義する。また、仮想高さＨとは、二等辺三角形疑似形状の２つの斜辺ＳＲ₁，ＳＲ₂の交点ＡＢから仮想底辺ＩＢまでの距離と定義する。仮想底辺ＩＢの長さ２Ｌ_Bと仮想高さとはＨ＜Ｌ_Bの関係を満足している。

あるいは又、第６の平面形状にあっては、図１５に記録層５３の模式的な平面図を示すように、記録層５３の平面形状（実線で示す）は、３つの辺ＳＲ_nから構成されており、しかも、３つの辺の内の少なくとも２つの辺（図１５に示す例においては、２辺ＳＲ₁，ＳＲ₂）は滑らかな曲線から構成されている。また、記録層５３の平面形状は、仮想二等辺三角形（二点鎖線で示す）に内接する。尚、図１５においては、内接する点を「×」印で示す。ここで、仮想二等辺三角形は、長さ２Ｌ_i-Bの仮想底辺ＩＢ（一点鎖線で示す）を有し、仮想高さ（点Ｏから点ＡＢまでの距離）はＨ_i［但し、Ｈ_i＜Ｌ_i-B］である。尚、仮想二等辺三角形の仮想底辺ＩＢとは、仮想二等辺三角形の底辺ＴＬ₃に対応する記録層５３の平面形状を構成する辺ＳＲ₃と、仮想二等辺三角形の斜辺ＴＬ₁，ＴＬ₂に対応する記録層５３の平面形状を構成する辺ＳＲ₁，ＳＲ₂とが滑らかに結ばれる部分における記録層５３の平面形状の平均曲率半径をｒ_Lとしたとき、仮想二等辺三角形の底辺ＴＬ₃から、仮想二等辺三角形の２つの斜辺ＴＬ₁，ＴＬ₂の交点側であって、仮想二等辺三角形の底辺ＴＬ₃から距離ｒ_Lだけ離れた点を通る仮想二等辺三角形の底辺ＴＬ₃と平行な仮想線を指す。また、仮想底辺ＩＢの長さ２Ｌ_i-Bとは、この仮想底辺ＩＢと仮想二等辺三角形の２つの斜辺ＴＬ₁，ＴＬ₂の交点ＢＣ，ＡＣの間の距離である。更には、仮想高さＨ_iとは、仮想二等辺三角形の２つの斜辺ＴＬ₁，ＴＬ₂の交点ＡＢから仮想底辺ＩＢまでの距離である。また、底辺ＳＲ₃が記録層５３の磁化容易軸（ＥＡ）と略平行であり、底辺ＳＲ₃に対する垂線が記録層５３の磁化困難軸（ＨＡ）と略平行である。更には、滑らかな曲線から構成された辺ＳＲ₁，ＳＲ₂は、仮想二等辺三角形の対応する辺ＴＬ₁，ＴＬ₂と少なくとも２点（図１５に示す例においては２点）で接する。尚、図１５においては、接する点を「×」印で示す。しかも、記録層５３の平面形状を構成する各辺ＳＲ_nは、相互に滑らかに結ばれている。

記録層５３の平面形状を構成する滑らかな曲線から構成された斜辺ＳＲ₁において、
（ａ）仮想二等辺三角形の斜辺ＴＬ₁に接する２点の内、２つの斜辺ＴＬ₁，ＴＬ₂の交点ＡＢに最も近い所に位置する点をガウス座標の原点Ａ₀（０，０）、
（ｂ）仮想二等辺三角形の斜辺ＴＬ₁に接する２点の内、斜辺ＴＬ₁と底辺ＴＬ₃との交点ＡＣに最も近い所に位置する点をＡ₁（Ｘ₁，０）［但し、Ｘ₁＞０］、
（ｃ）仮想二等辺三角形の底辺ＴＬ₃の垂直二等分線との交点をＡＢ₂（Ｘ_S，Ｙ_S）［但し、Ｘ_S＜０，Ｙ_S＜０］、
（ｄ）仮想二等辺三角形の仮想底辺ＩＢとの交点をＡ₅（Ｘ_L，Ｙ_L）［但し、Ｘ_L＞０，Ｙ_L＜０］、
とする。

更には、斜辺ＳＲ₁を実変数関数Ｆ（Ｘ）で表現し、仮想二等辺三角形の底辺の垂直二等分線と底辺との交点が第３象限若しくは第４象限（図示した例では第４象限）に位置するとする。

以上の場合において、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間Ｘ_S＜Ｘ＜Ｘ_Lの各点で連続な微係数を有し、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間０＜Ｘ＜Ｘ₁において、２カ所の変曲点（Ａ₃，Ａ₄）を有する。

より具体的には、区間Ｘ_S＜Ｘ≦Ｘ_A3（Ｘ_A3：変曲点Ａ₃のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Sの円で表される。また、区間Ｘ_A3≦Ｘ≦Ｘ_A4（Ｘ_A4：変曲点Ａ₄のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_SRの円で表される。更には、区間Ｘ_A4＜Ｘ≦Ｘ_Lにおいては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Lの円で表される。

また、記録層５３の平面形状を構成する滑らかな曲線から構成された斜辺ＳＲ₂において、
（ａ）仮想二等辺三角形の斜辺ＴＬ₂に接する２点の内、２つの斜辺ＴＬ₁，ＴＬ₂の交点ＡＢに最も近い所に位置する点をガウス座標の原点Ｂ₀（０，０）、
（ｂ）仮想二等辺三角形の斜辺ＴＬ₂に接する２点の内、斜辺ＴＬ₂と底辺ＴＬ₃との交点ＢＣに最も近い所に位置する点をＢ₁（Ｘ₁，０）［但し、Ｘ₁＞０］、
（ｃ）仮想二等辺三角形の底辺ＴＬ₃の垂直二等分線との交点をＡＢ₂（Ｘ_S，Ｙ_S）［但し、Ｘ_S＜０，Ｙ_S＜０］、
（ｄ）仮想二等辺三角形の仮想底辺ＩＢとの交点をＢ₅（Ｘ_L，Ｙ_L）［但し、Ｘ_L＞０，Ｙ_L＜０］、
とする。

更には、斜辺ＳＲ₂を実変数関数Ｆ（Ｘ）で表現し、仮想二等辺三角形の底辺の垂直二等分線と底辺との交点が第３象限若しくは第４象限（図示した例では第４象限）に位置するとする。

以上の場合において、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間Ｘ_S＜Ｘ＜Ｘ_Lの各点で連続な微係数を有し、実変数関数Ｆ（Ｘ）は、区間０＜Ｘ＜Ｘ₁において、２カ所の変曲点（Ｂ₃，Ｂ₄）を有する。

より具体的には、区間Ｘ_S＜Ｘ≦Ｘ_B3（Ｘ_B3：変曲点Ｂ₃のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Sの円で表される。また、区間Ｘ_B3≦Ｘ≦Ｘ_B4（Ｘ_B4：変曲点Ｂ₄のＸ座標）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_SRの円で表される。更には、区間Ｘ_B4＜Ｘ≦Ｘ_Lにおいては、実変数関数Ｆ（Ｘ）は半径ｒ_Lの円で表される。

尚、区間Ｘ_S＜Ｘ＜０においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の一次の微係数は正の値であり、Ｘ＝０においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の一次の微係数は０であり、区間０＜Ｘ＜Ｘ₁においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の一次の微係数は負の値から、０となり、更に、正の値となる。また、Ｘ＝Ｘ₁においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の一次の微係数は０であり、Ｘ₁を超えると、実変数関数Ｆ（Ｘ）の一次の微係数は負の値となる。

更には、区間Ｘ_S＜Ｘ＜Ｘ_A3（あるいはＸ_B3）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の二次の微係数は負の値であり、Ｘ＝Ｘ_A3（あるいはＸ_B3）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の二次の微係数は０であり、区間Ｘ_A3（あるいはＸ_B3）＜Ｘ＜Ｘ_A4（あるいは、Ｘ_B4）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の二次の微係数は正であり、Ｘ＝Ｘ_A4（あるいはＸ_B4）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の二次の微係数は０であり、区間Ｘ＜Ｘ_A4（あるいはＸ_B4）においては、実変数関数Ｆ（Ｘ）の二次の微係数は負の値となる。

また、仮想二等辺三角形の仮想底辺ＩＢをｘ軸、仮想底辺ＩＢの垂直二等分線をｙ軸とするガウス座標を想定したとき、斜辺ＳＲ₁と斜辺ＳＲ₂とを纏めて実変数関数ｆ（ｘ）で表したとすれば、実変数関数ｆ（ｘ）は区間ａ＜ｘ＜ｂ（但し、ａは実変数関数ｆ（ｘ）におけるｘの値が取り得る最小値であり、ｂは実変数関数ｆ（ｘ）におけるｘの値が取り得る最大値）の各点で連続な微係数を持つ。そして、ｘ＝０における実変数関数ｆ（ｘ）の一次の微係数は０であり、ｙ＝０における実変数関数ｆ（ｘ）の一次の微係数は∞である。

図１５に示した記録層５３にあっても、平面形状は、仮想二等辺三角形の底辺の垂直二等分線に関して略線対称である。

あるいは又、第７の平面形状にあっては、図１６に記録層５３の模式的な平面図を示すように、記録層５３の平面形状は、第１形状５３Ａ（図１６には実線で示す）、及び、第１形状５３Ａから突出した１つの突出部５３Ｂ（図１６には実線で示す）から構成されている。そして、突出部５３Ｂは、突出部軸線（図１６には一点鎖線で示す）上に位置する。ここで、突出部軸線は第１形状５３Ａの中心点Ｏを通り、且つ、突出部軸線は、第１形状５３Ａの中心点Ｏを通る第１形状軸線（図１６には一点鎖線で示す）と直交している。また、記録層５３の磁化容易軸（ＥＡ）は第１形状軸線と略平行であり、磁化困難軸（ＨＡ）は突出部軸線と略平行である。更には、第１形状軸線に沿った第１形状５３Ａの長さを２Ｌ_L、突出部軸線に沿った突出部５３Ｂの先端部から第１形状５３Ａの中心点Ｏまでの距離をＬ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足する。また、第１形状５３Ａの外形線と突出部５３Ｂの外形線とが交わる部分は、第１形状５３Ａの中心点Ｏの方向に向かって湾曲した滑らかな曲線（図１６には点線で示す）から構成されている。

第１形状５３Ａは長円形である。即ち、２つの半円（半径：ｒ_L）と２本の線分の組合せから成る図形である。また、突出部５３Ｂは、円形（半径：ｒ_S）の一部から成る図形である。

尚、記録層５３の平面形状は、突出部軸線に関して略線対称である。

あるいは又、第８の平面形状にあっては、図１７に記録層５３の模式的な平面図を示すように、記録層５３の平面形状は、第１形状５３Ｄと第２形状５３Ｅとが、第１形状５３Ｄから第２形状５３Ｅが１箇所において突出した重ね合わせ形状を有している。そして、第２形状５３Ｅは、第２形状軸線上に位置しており、第２形状軸線は第１形状５３Ｄの中心点Ｏを通り、且つ、第２形状軸線は、第１形状５３Ｄの中心点Ｏを通る第１形状軸線と直交している。更には、記録層５３の磁化容易軸（ＥＡ）は第１形状軸線と略平行であり、磁化困難軸（ＨＡ）は第２形状軸線と略平行である。第１形状軸線に沿った第１形状５３Ｄの長さを２Ｌ_L、第２形状軸線に沿った第２形状５３Ｅの先端部から第１形状５３Ｄの中心点Ｏまでの距離をＬ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足している。更には、第１形状５３Ｄの外形線と第２形状５３Ｅの外形線とが交わる部分は、第１形状５３Ｄの中心点Ｏの方向に向かって湾曲した滑らかな曲線（図１７には点線で示す）から構成されている。

第１形状５３Ｄは長円形である。即ち、２つの半円（半径：ｒ_L）と２本の線分の組合せから成る図形である。また、第２形状５３Ｅは半円（半径：ｒ_S）と２本の線分の組合せから成る図形である。

尚、記録層５３の平面形状は、第２形状軸線に関して略線対称である。

以上に説明した第１の平面形状〜第８の平面形状の詳細は、具体的には、特開２００５−３５３７８８（特願２００４−１７２１２２）に開示されている。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の不揮発性磁気メモリ装置の模式的な一部断面図、及び、第２の配線等の模式的な配置図である。 図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、スピン注入磁化反転を適用したスピン注入型磁気抵抗効果素子の概念図、及び、磁化反転層の模式的な平面図であり、図２の（Ｃ）は、スピン注入型磁気抵抗効果素子において、磁化参照層の磁化方向が反強磁性体層との交換結合により固定されている状態を示す模式図であり、図２の（Ｄ）は、ダブル・スピンフィルター構造を有するスピン注入型磁気抵抗効果素子の概念図である。 図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例試作品及び比較例試作品における印加磁場とＴＭＲ効果の関係を測定した結果を示すグラフである。 図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例２の不揮発性磁気メモリ装置の模式的な一部断面図、及び、第２の配線等の模式的な配置図である。 図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例５の不揮発性磁気メモリ装置における第２の配線等の模式的な配置図である。 図６の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、実施例６、実施例７及び実施例１０の不揮発性磁気メモリ装置における第２の配線等の模式的な配置図である。 図７は、実施例１の不揮発性磁気メモリ装置の変形例（ＴＭＲ効果を用いたトンネル磁気抵抗効果素子）の模式的な一部断面図である。 図８は、第１の平面形状を有する記録層の模式的な平面図である。 図９は、第２の平面形状を有する記録層の模式的な平面図である。 図１０は、第３の平面形状を有する記録層の模式的な平面図である。 図１１は、第４の平面形状を有する記録層の模式的な平面図である。 図１２は、第１の平面形状〜第４の平面形状を有する記録層の変形例の模式的な平面図である。 図１３は、第１の平面形状〜第４の平面形状を有する記録層の別の変形例の模式的な平面図である。 図１４は、第５の平面形状を有する記録層の模式的な平面図である。 図１５は、第６の平面形状を有する記録層の模式的な平面図である。 図１６は、第７の平面形状を有する記録層の模式的な平面図である。 図１７は、第８の平面形状を有する記録層の模式的な平面図である。 図１８は、従来のＴＭＲタイプの不揮発性磁気メモリ装置の模式的な一部断面図である。 図１９は、メモリセル・サイズと書込み電流の関係を示すグラフである。

符号の説明

ＭＴＪ・・・磁気トンネル接合素子、ＴＲ・・・選択用トランジスタ、ＢＬ・・・ビット線、ＷＷＬ・・・書込みワード線、１０・・・半導体基板、１１・・・素子分離領域、１２・・・ゲート電極、１３・・・ゲート絶縁膜、１４Ａ，１４Ｂ・・・ソース／ドレイン領域、１５・・・コンタクトホール、１６・・・センス線、２１，２４・・・下層絶縁層、２２，２５・・・接続孔、２３・・・ランディングパッド部、２６・・・層間絶縁層、２７・・・孔部、２２７・・・溝部、２８，２２８，７２８，１０２８・・・上層絶縁層、２２９，７２９，１０２９・・・上層絶縁層の延在部、３０，２３０・・・磁気抵抗効果素子（スピン注入型磁気抵抗効果素子）、４１・・・第１の配線、４２，２４２，６４２，７４２，１０４２・・・第２の配線、４３，６４３・・・第２の配線の延在部、５０・・・積層構造体、５１，５１Ａ，５１Ｂ・・・磁化参照層、５２，５２Ａ，５２Ｂ・・・非磁性体膜（トンネル絶縁膜）、５３・・・記録層、５４，５４Ａ，５４Ｂ・・・反強磁性体層、６１，２０６１・・・キャップ層、６２・・・接続部、７１，２７１，５７１，５７１Ａ，６７１，７７１，１０７１・・・低ヤング率領域、７２，２７２，５７２，６７２，６７２Ａ，７７２，１０７２・・・高ヤング率領域、２０５１・・・第１の強磁性体層、２０５１Ａ・・・反強磁性体層、２０５１Ｂ・・・磁化固定層、２０５２・・・トンネル絶縁膜、２０５３・・・第２の強磁性体層

Claims (25)

1. （Ａ）記録層を有する積層構造体、
   （Ｂ）積層構造体の下部に電気的に接続された第１の配線、
   （Ｃ）積層構造体の上部に電気的に接続された第２の配線、並びに、
   （Ｄ）積層構造体を取り囲む層間絶縁層、
   から成る磁気抵抗効果素子を備えた不揮発性磁気メモリ装置であって、
   層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも低いヤング率を有する低ヤング率領域を更に備えており、
   記録層は、磁化容易軸、及び、該磁化容易軸と直交する磁化困難軸を有しており、
   記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が正の場合、低ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されており、
   記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が負の場合、低ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されていることを特徴とする不揮発性磁気メモリ装置。
2. 低ヤング率領域は、第２の配線の延在部から成ることを特徴とする請求項１に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
3. 低ヤング率領域は、第２の配線を取り囲む上層絶縁層の延在部から成ることを特徴とする請求項１に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
4. 磁気抵抗効果素子はスピン注入型磁気抵抗効果素子から成ることを特徴とする請求項１に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
5. 積層構造体の下方に、電界効果型トランジスタから成る選択用トランジスタを更に有しており、
   第２の配線の延びる方向は、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極の延びる方向と平行であることを特徴とする請求項４に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
6. 積層構造体の上部と第２の配線との間には接続部が設けられており、
   接続部を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
7. 第１の配線を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
8. 積層構造体の上部と第２の配線との間には接続部が設けられており、
   接続部を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高く、
   第１の配線を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
9. （Ａ）記録層を有する積層構造体、
   （Ｂ）積層構造体の下部に電気的に接続された第１の配線、
   （Ｃ）積層構造体の上部に電気的に接続された第２の配線、並びに、
   （Ｄ）積層構造体を取り囲む層間絶縁層、
   から成る磁気抵抗効果素子を備えた不揮発性磁気メモリ装置であって、
   層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高いヤング率を有する高ヤング率領域を更に備えており、
   記録層は、磁化容易軸、及び、該磁化容易軸と直交する磁化困難軸を有しており、
   記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が正の場合、高ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されており、
   記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が負の場合、高ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されていることを特徴とする不揮発性磁気メモリ装置。
10. 高ヤング率領域は、第２の配線の延在部から成ることを特徴とする請求項９に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
11. 高ヤング率領域は、第２の配線を取り囲む上層絶縁層の延在部から成ることを特徴とする請求項９に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
12. 磁気抵抗効果素子はスピン注入型磁気抵抗効果素子から成ることを特徴とする請求項９に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
13. 積層構造体の下方に、電界効果型トランジスタから成る選択用トランジスタを更に有しており、
    第２の配線の延びる方向は、電界効果型トランジスタを構成するゲート電極の延びる方向と平行であることを特徴とする請求項１２に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
14. 積層構造体の上部と第２の配線との間には接続部が設けられており、
    接続部を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高いことを特徴とする請求項９に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
15. 第１の配線を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高いことを特徴とする請求項９に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
16. 積層構造体の上部と第２の配線との間には接続部が設けられており、
    接続部を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高く、
    第１の配線を構成する材料のヤング率は、層間絶縁層を構成する材料の有するヤング率よりも高いことを特徴とする請求項９に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
17. （Ａ）記録層を有する積層構造体、
    （Ｂ）積層構造体の下部に電気的に接続された第１の配線、
    （Ｃ）積層構造体の上部に電気的に接続された第２の配線、並びに、
    （Ｄ）積層構造体を取り囲む層間絶縁層、
    から成る磁気抵抗効果素子を備えた不揮発性磁気メモリ装置であって、
    高ヤング率領域、及び、該高ヤング率領域の有するヤング率よりも低いヤング率を有する低ヤング率領域を備えており、
    記録層は、磁化容易軸、及び、該磁化容易軸と直交する磁化困難軸を有しており、
    記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が正の場合、高ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置され、低ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置されており、
    記録層を構成する材料の磁歪定数λの値が負の場合、高ヤング率領域は、記録層の磁化容易軸の延在領域に配置され、低ヤング率領域は、記録層の磁化困難軸の延在領域に配置されていることを特徴とする不揮発性磁気メモリ装置。
18. 記録層の平面形状は、菱形疑似形状から成り、
    菱形疑似形状を構成する４つの辺の内の少なくとも２つの辺のそれぞれは、菱形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部が湾曲した滑らかな曲線から成り、
    記録層の磁化容易軸は、菱形疑似形状の長軸と略平行であり、
    記録層の磁化困難軸は、菱形疑似形状の短軸と略平行であり、
    記録層の平面形状を構成する各辺は、相互に滑らかに結ばれていることを特徴とする請求項１、請求項９及び請求項１７のいずれか１項に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
19. 記録層の平面形状は、４つの辺から構成されており、
    ４つの辺の内の少なくとも２つの辺は滑らかな曲線から構成されており、
    長軸、及び、長軸の二等分点で長軸と直交する短軸を有し、長軸が記録層の磁化容易軸と略平行であり、短軸が記録層の磁化困難軸と略平行である仮想菱形に、記録層の平面形状は内接しており、
    滑らかな曲線から構成された辺は、仮想菱形の対応する辺と少なくとも２点で接しており、
    記録層の平面形状を構成する各辺は、相互に滑らかに結ばれていることを特徴とする請求項１、請求項９及び請求項１７のいずれか１項に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
20. 記録層の平面形状は、第１形状、及び、第１形状から相対して突出した２つの突出部から構成されており、
    ２つの突出部は、突出部軸線上に位置しており、
    突出部軸線は第１形状の中心点を通り、且つ、突出部軸線は、第１形状の中心点を通る第１形状軸線と直交しており、
    第１形状は、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
    突出部は、円形の一部、楕円形の一部、長円形の一部及び扁平な円形の一部から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
    記録層の磁化容易軸は、第１形状軸線と略平行であり、
    記録層の磁化困難軸は、突出部軸線と略平行であり、
    第１形状軸線に沿った第１形状の長さを２Ｌ_L、突出部軸線に沿った２つの突出部の先端部間の距離を２Ｌ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足しており、
    第１形状の外形線と突出部の外形線とが交わる部分は、滑らかな曲線から構成されていることを特徴とする請求項１、請求項９及び請求項１７のいずれか１項に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
21. 記録層の平面形状は、第１形状と、第１形状の中心点と中心点が一致した第２形状とが、第１形状から第２形状が２箇所において突出した重ね合わせ形状を有しており、
    第１形状の中心点を通る第１形状軸線と第２形状の中心点を通る第２形状軸線とは直交しており、
    第１形状は、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
    第２形状は、円形、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
    記録層の磁化容易軸は、第１形状軸線と略平行であり、
    記録層の磁化困難軸は、第２形状軸線と略平行であり、
    第１形状軸線に沿った第１形状の長さを２Ｌ_L、第２形状軸線に沿った第２形状の長さを２Ｌ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足しており、
    第１形状の外形線と第２形状の外形線とが交わる部分は、滑らかな曲線から構成されていることを特徴とする請求項１、請求項９及び請求項１７のいずれか１項に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
22. 記録層の平面形状は、二等辺三角形疑似形状から成り、
    二等辺三角形疑似形状の斜辺は、二等辺三角形疑似形状の中心方向に向かって、その中央部が湾曲した滑らかな曲線から成り、
    二等辺三角形疑似形状の仮想底辺の長さは、二等辺三角形疑似形状の仮想高さよりも長く、
    記録層の磁化容易軸は、二等辺三角形疑似形状の底辺と略平行であり、
    記録層の磁化困難軸は、二等辺三角形疑似形状の底辺と略直交しており、
    記録層の平面形状を構成する各辺は、相互に滑らかに結ばれていることを特徴とする請求項１、請求項９及び請求項１７のいずれか１項に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
23. 記録層の平面形状は、３つの辺から構成されており、
    ３つの辺の内の少なくとも２つの辺は滑らかな曲線から構成されており、
    仮想底辺の長さが２Ｌ_i-Bであり、仮想高さがＨ_i［但し、Ｈ_i＜Ｌ_i-B］であり、底辺が記録層の磁化容易軸と略平行であり、底辺に対する垂線が記録層の磁化困難軸と略平行である仮想二等辺三角形に、記録層の平面形状は内接しており、
    滑らかな曲線から構成された辺は、仮想二等辺三角形の対応する斜辺と少なくとも２点で接しており、
    記録層の平面形状を構成する各辺は、相互に滑らかに結ばれていることを特徴とする請求項１、請求項９及び請求項１７のいずれか１項に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
24. 記録層の平面形状は、第１形状、及び、第１形状から突出した１つの突出部から構成されており、
    突出部は、突出部軸線上に位置しており、
    突出部軸線は第１形状の中心点を通り、且つ、突出部軸線は、第１形状の中心点を通る第１形状軸線と直交しており、
    第１形状は、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
    突出部は、円形の一部、楕円形の一部、長円形の一部及び扁平な円形の一部から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
    記録層の磁化容易軸は、第１形状軸線と略平行であり、
    記録層の磁化困難軸は、突出部軸線と略平行であり、
    第１形状軸線に沿った第１形状の長さを２Ｌ_L、突出部軸線に沿った突出部の先端部から第１形状の中心点までの距離をＬ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足しており、
    第１形状の外形線と突出部の外形線とが交わる部分は、滑らかな曲線から構成されていることを特徴とする請求項１、請求項９及び請求項１７のいずれか１項に記載の不揮発性磁気メモリ装置。
25. 記録層の平面形状は、第１形状と第２形状とが、第１形状から第２形状が１箇所において突出した重ね合わせ形状を有しており、
    第２形状は、第２形状軸線上に位置しており、
    第２形状軸線は第１形状の中心点を通り、且つ、第２形状軸線は、第１形状の中心点を通る第１形状軸線と直交しており、
    第１形状は、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
    第２形状は、円形、楕円形、長円形及び扁平な円形から成る形状群から選択された１種類の形状から成り、
    記録層の磁化容易軸は、第１形状軸線と略平行であり、
    記録層の磁化困難軸は、第２形状軸線と略平行であり、
    第１形状軸線に沿った第１形状の長さを２Ｌ_L、第２形状軸線に沿った第２形状の先端部から第１形状の中心点までの距離をＬ_Sとしたとき、Ｌ_L＞Ｌ_Sを満足しており、
    第１形状の外形線と第２形状の外形線とが交わる部分は、滑らかな曲線から構成されていることを特徴とする請求項１、請求項９及び請求項１７のいずれか１項に記載の不揮発性磁気メモリ装置。

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